ANSYS材料双向拉伸试验及数值仿真分析(2)
不同类型的材料的最优几何尺寸、长径比的选取并不相同。但在任何情况下选取的纵横比，试件的厚度与应力波穿过样品所用的时间应该是一个精确值[4]。在压杆实验中，利用有限元对样品在非静态情况下加载得到的应力应变的关系曲线，与直接的输入数据得到的曲线进行了对比[5]。分析得到，在试件的长径比为0.5左右时，对屈服应力的影响较小[5]，这对实验中试件的选取有一定的指导意义。根据有关资料得出，在数据处理时，采用简化的三波的数据处理方法是最具有可信性且能最大程度的避免在处理数据时人为因素造成的误差[8]。
吴会民等人[10,12]通过相应的实验，根据三种材料的应变率大小的变化，得到了其范围在10-3s-1～103s-1时的应力应变的关系曲线[12]并进行曲线拟合[2]。罗景润等[13] 根据低应变率范围PBX在不同应变率和不同温度拉伸下的实验结果，描述不同应变率及温度拉伸下PBX的力学行为。从实验中获得了相应的应力应变关系曲线，并对实验中的材料的性能作了相应的研究，得到了三种材料在不同的应变变化率的条件下的力学参数[12]。由此得到的材料参数说明了进行实验的材料都具有其力学性能的应变变化率的[12]。
1.1 课题研究的内容和方法
1.1.1 课题研究的内容
本课题主要研究的是在双轴向的对称拉伸情况下的材料的相关的参数分析。主要内容是进行双向拉伸试验并应用有限元分析软件ANSYS进行数值仿真，并对试验和仿真结果进行对比分析。在试验中，试验机夹持固定LVDT高精度位移传感器，完全克服了传统试验机采用旋转编码器测量位移的缺点，保证了位移和变形精度；该试验机在同轴上安装了两个力传感器，保证了力传感的可靠性，因此具有合理进行工程设计的基础，具有重要意义。
1.1.2 课题研究的方法
如今，对复合材料主要有以下几种方法来进行双轴向的拉伸试验，具体的方法如下：薄膜凸胀法，平衡容器应力法，十字夹层梁试验法，简单十字对称法[16]。而在现今对材料的双轴向拉伸研究中，研究的关键点在于利用简单的十字形对称试件来进行双轴向拉伸试验。为了能够较为简捷方便的改变试件的两个轴向的载荷的大小比例以及两个轴向的位移比例，因此可以利用十字并且对称的试件进行双轴向的拉伸，使得试件的中心区域可以由此获得不同的应力状态[17]。已经有相关的研究表明,十字形状并且开有小槽的试件能够有效的控制试件中心区域的应力以及应变的分布和圆角接触面的应力集中，所以可以作为双轴向的拉伸试验的试件[16]。在十字试件的双轴向的拉伸实验中，最主要的问题是要设计好试件的形状，一般的十字对称的试件在几何约束上是不能直接使用。由实际的结果表明，臂上开有小裂缝型的十字形试件是最适合进行双轴向拉伸试验[6]。
在对有限元分析软件ANSYS的学习和研究后[15]，发现十字形构件可以用于双向拉伸实验的模拟。且由于十字形构件的几何图形以及受力情况均为关于中心点对称的，在进行有限元仿真分析时可选取1/4或者1/2部分进行分析即可[6]。通过对有限元模型进行模拟加载，分析试件的受力及变形情况，与试验结果对比，能真实反映出各向异性的含能材料的力学行为。
根据相关资料分析结果显示，利用有限元软件建立的，并选取最优尺寸的十字架构件模型，试验结果与理论计算结果的相符性较高。因此，可以选取拉伸应力均匀的十字形含能材料构件进行试验[7]。
1.2 本文的主要工作
1.2.1 论文研究的思路和技术路线
本课题研究的思路为：（1）通过相关文献的阅读及资料查找，了解双向拉伸试验使用以及熟悉材料力学性能测试原理机数据处理方法；（2）进行材料双向拉伸实验；（3）进行理论分析；（4）熟练掌握有限元分析软件，并应用该软件进行双轴向的拉伸数值仿真计算；（5）对实际的试验得到的数据和仿真的数据结果进行对比分析，得出相应结论；（6）查找资料，撰写相应的开题书面报告、外文文献资料的翻译、最终完成论文。
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