朝花夕拾（3）之第二章 工程材料中的CAE分析知识

xiaobing86203

朝花夕拾（1）之机械行业知识技术大纲

朝花夕拾（2）之第一章 极限与配合 知识回顾

在学校期间，当工程制图与公差极限配合学完后，我们通常会先学习工程材料，可见其在机械行业的重要性，今天就来回顾下工程材料中的一些基本知识点，以下归纳的知识点会偏重于CAE结构分析使用（全手工打字，非复制粘贴）。
工程材料种类很多，用途广泛，按其性能特点和用途可分为两大类：一类是结构材料，主要是利用材料的力学性能来满足结构上的需求；另一类称为功能材料，主要利用材料具有光、电、磁、热等特殊的物理性能。按材料的物质属性的特点将材料划分为金属材料、陶瓷材料和高分子材料三种基本类型。工程材料的性能包括工艺性能和使用性能。工艺性能是指金属材料使用某种工艺方法进行加工的难易程度。使用性能是指金属材料在正常工作条件下所表现出来的力学性能、物理性能和化学性能。
材料的力学性能，是指材料在外力作用下表现出来的性能。其主要指标有强度、塑性、硬度、韧性、疲劳、磨损、应力腐蚀和氢脆断裂等。
强度是指在外力作用下，材料抵抗塑性变形和断裂的能力，强度指标通常通过抗拉伸试验测定，其特点与规律可以画出应力-应变曲线，如图：

在看此图时先了解屈服强度σs，它表示材料从弹性状态过渡到塑性状态，其中s 点是这个零界点，即弹性变形转为塑料变形；超过这个点材料就要被破坏了。抗拉强度σb，它表示试样拉断前所能承受的最大应力值。
如图所示当应力超过屈服极限σs后，随着应力增加，塑性变形逐渐增加；超过抗拉极限σb后均匀塑性变形阶段结束，试样开始产生不均匀集中塑性变形，产生缩颈，变形量迅速增大至K点而发送断裂。因此屈服极限σs常做为结构CAE分析的标准，如HypeWorks；抗拉强度σb常做为冲压模具钣金分析的标准，如AuotForm；通过结果的数值是否超出标准做为判断结构是否合理的依据。
各名称对应的符号如图：


在结构分析时有一重要输入参数为弹性模量，它是材料在弹性范围内的应力与应变的比值，以E表示（单位为Mpa)。弹性模量相当于试件产生100%弹性变形所需的应力。金属材料的弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标，外在因素的变化（如温度、热处理等）对它的影响较小。工程中弹性模量E被称为材料的刚度，表征金属材料对弹性变形的抗力，其值越大，则在相同应力下产生的弹性变形就越小。比如在分析时：铝合金弹性模量为70000Mpa，钢弹性模量为210000Mpa；分析结果钢就比铝合金强很多。
最后上传一个有限元分析材质属性表，其中各种材料的都有介绍；当在设计或分析软件中没有所需的材料，都可以根据该表自行创建。

求真555

你这是在巩固自己的上课知识。

xiaobing86203

求真555 发表于 2017-3-14 15:46
你这是在巩固自己的上课知识。

内容是很基础了；但最后我上传的属性表可是好东西啊，压箱底的

禾木工匠

我不觉得基础啊

树lucky2016

学习了

894628281

谢谢楼主分享！

zwr1234

基础内容

xiaobing86203

894628281 发表于 2017-3-15 11:39
谢谢楼主分享！

有人觉得好就行，也不妄我打这么多字呢

十年磨剑

表不错

stevenguo

赞一下楼主，基础的东西还是要学好。