定义线性弹性材料

线性弹性材料在负载作用下会发生弹性变形,并在负载移除时恢复到其原始形状。通常,如果材料上的应力低于屈服应力,则可使用线性弹性描述对大多数金属进行建模。

线性弹性材料遵循胡克定律,该定律定义了线性应力应变关系。有关更多信息,请参见线性弹性材料。

默认情况下,Simcenter STAR-CCM+ 将固体材料视为可压缩。当线性弹性材料的泊松系数 ν → 0.5 时,该材料被视为不可压缩。如果在任何方向 ν > 0.45 ,则在固体应力物理连续体中激活不可压缩性增强功能 - 固体或增强型体单元 - 几乎不可压缩材料模型。

如果在固体物理连续体中同时选择增强型体单元 - 几乎不可压缩材料和非线性几何模型,则无法使用线性弹性体。在本案例中,选择超弹性体模型。

要定义线性弹性材料:

  1. 创建材料定律并将其分配给相关固体材料,如定义固体材料中所述。
  2. 右键单击材料定律 > [材料定律 1] > 模型节点,然后选择选择模型...
  3. 在 Material Law 1 Model Selection(材料定律 1 模型选择) 对话框中,激活以下模型:
    组合框 模型
    材料刚度模型 线性弹性体
    线性弹性材料模型
    • 要对在所有方向上具有相同机械属性的材料建模,激活各向同性线性弹性体。
    • 要对沿三个相互正交的方向上具有独立机械属性的材料建模,激活正交各向异性线性弹性体。
    • 要对在所有方向上具有独立机械属性的材料建模,激活各向异性线性弹性体。
    Material Strain Measures
    • 对于线性几何(非线性几何已停用),仅有选项是线性应变(小应变)。
    • 对于非线性几何(非线性几何已激活),激活格林-拉格朗日(小应变)(当塑性和总应变较小时)或对数(大应变)模型(当塑性和总应变较大时)。

    有关更多信息,请参见线性弹性材料。



基于指定的线性弹性材料模型,Simcenter STAR-CCM+ 会将相关材料属性添加到材料属性节点下方:

对于正交各向异性或各向异性材料定律,可以相对于局部坐标系定义每个固体区域的材料属性:
  • 对于每个区域,选择区域 > [区域] > 物理值 > 材料定律方向节点,并将方向设为相应的坐标系。有关更多信息,请参见方向管理器和局部方向。

    可以在场景中使用基矢量场函数可视化材料坐标系。请参见局部材料坐标系。

各向同性材料不需要此步骤,因为其属性在所有方向上均相同。

  1. 根据需要定义材料属性。对于每个材料:
    1. 展开材料属性节点。
    2. 指定材料密度。
    3. 基于选定线性弹性材料模型指定剩余属性:
      线性弹性材料模型 步骤
      各向同性线性弹性体 指定泊松比和杨氏模量。请参见 Eqn. (4615)。
      正交各向异性线性弹性体 指定沿指定坐标系的每根轴的泊松比、剪切模量和杨氏模量(请参见 Eqn. (4608)):
      1. 展开泊松比 > 泊松系数节点,然后指定三个系数 nu12、nu23 和 nu13。
      2. 展开剪切模数 > 剪切模量系数节点,然后定义三个系数 G12、G23 和 G13。
      3. 展开杨氏模数 > 杨氏模量系数节点,然后定义三个系数 E12、E23 和 E13。
      各向异性线性弹性体 展开各向异性刚度系数 > 各向异性材料刚度切向系数节点,然后指定材料相切矩阵的独立分量。请参见 Eqn. (4606)。
  2. 如果需要,继续定义任何热属性。请参见定义热属性。
    有关更多信息,请参见材料属性。

    或者,可以考虑塑性屈服。有关说明,请参见定义弹塑性材料。