Creo Simulate-基础知识

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Creo Simulate-基础知识

•物体由于外因(受力、湿度、温度场变化等)而变形时,在物体内各部分之间产生相互作用的内力,以抵抗这种外因的作用,并试图使物体从变形后的位置恢复到变形前的位置。

•在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。同截面垂直的称为正应力或法向应力,同截面相切的称为剪应力或切应力。

•应力会随着外力的增加而增长,对于某一种材料,应力的增长是有限度的,超过这一限度,材料就要破坏。对某种材料来说,应力可能达到的这个限度称为该种材料的极限应力。极限应力值要通过材料的力学试验来测定。将测定的极限应力作适当降低,规定出材料能安全工作的应力最大值,这就是许用应力。材料要想安全使用,在使用时其内的应力应低于它的极限应力,否则材料就会在使用时发生破坏。

•有些材料在工作时,其所受的外力不随时间而变化,这时其内部的应力大小不变,称为静应力;还有一些材料,其所受的外力随时间呈周期性变化,这时内部的应力也随时间呈周期性变化,称为交变应力。材料在交变应力作用下发生的破坏称为疲劳破坏。通常材料承受的交变应力远小于其静载下的强度极限时,破坏就可能发生。另外材料会由于截面尺寸改变而引起应力的局部增大,这种现象称为应力集中。对于组织均匀的脆性材料,应力集中将大大降低构件的强度,这在构件的设计时应特别注意。

•一个圆柱体两端受压,那么沿着它轴线方向的应力就是压应力。压应力就是指使物体有压缩趋势的应力。不仅仅物体受力引起压应力,任何产生压缩变形的情况都会有,包括物体膨胀后。另外,如果一根梁弯曲,不管是受力还是梁受热不均而引起弯曲,等等,弯曲内侧自然就受压应力,外侧就受拉应力。

•应力的单位为Pa。

• 1 Pa=1 N/m2

•工程实际中应力数值较大,常用MPa或GPa作单位

• 1 MPa=10^6Pa

• 1 GPa=10^9Pa

•在外力作用下,材料或结构抵抗破坏(永久变形和断裂)的能力。按所抵抗外力的作用形式可分为:抵抗静态外力的静强度,抵抗冲击外力的冲击强度,抵抗交变外力的疲劳强度等;按环境温度可分为:常温下抵抗外力的常温强度,高温或低温下抵抗外力的热(高温)强度或冷(低温)强度等。按外力作用的性质不同,主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等,工程常用的是屈服强度和抗拉强度,这两个强度指标可通过拉伸试验测出。

•强度是指零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。也就是说,强度是衡量零件本身承载能力(即抵抗失效能力)的重要指标。强度是机械零部件首先应满足的基本要求。机械零件的强度一般可以分为静强度、疲劳强度(弯曲疲劳和接触疲劳等)、断裂强度、冲击强度、高温和低温强度、在腐蚀条件下的耐腐蚀强度、胶合强度等项目。强度的试验研究是综合性的研究,主要是通过其应力状态来研究零部件的受力状况以及预测破坏失效的条件和时机。

•某种材料的强度可由这种材料制成的标准试件作单向载荷(拉伸、压缩、剪切等)试验确定。从开始加载到破坏的整个过程中,试件截面所经受的最大应力就反映出材料的强度,通常称为材料的极限强度。

•具有复杂几何形状的结构,例如杆系、板、壳体、薄壁系统等工程结构以及自然界中的生物体结构等,它们的强度是指这些结构的极限承载能力。这种能力不仅与结构的材料强度有关,而且与结构的几何形状、外力的作用形式等有关。

•强度问题十分重要,许多房屋、桥梁、堤坝等的倒塌,飞机、航天飞船的坠毁都是由于强度不够而造成的。所以在工程设计中,强度问题常列为最重要的问题之一。为了确保强度满足要求,必须在给定的环境(如外力和温度)下对结构进行强度计算或强度试验。强度计算是指计算出材料或结构在给定环境下的应力和应变,并根据强度理论确定材料或结构是否破坏;强度试验是指在模拟环境中检验材料或结构是否破坏。

剪切模量

•剪切模量(modulus of rigidity),材料常数,是剪切应力与应变的比值。

又称切变模量或刚性模量。材料的力学性能指标之一。是材料在剪切应力作用下,在弹性变形比例极限范围内,切应力与切应变的比值。它表征材料抵抗切应变的能力。模量大,则表示材料的刚性强。剪切模量的倒数称为剪切柔量,是单位剪切力作用下发生切应变的量度,可表示材料剪切变形的难易程度。

刚度

•刚度是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力。是材料或结构弹性变形难易程度的表征。材料的刚度通常用弹性模量E来衡量。在宏观弹性范围内,刚度是零件荷载与位移成正比的比例系数,即引起单位位移所需的力。它的倒数称为柔度,即单位力引起的位移。刚度可分为静刚度和动刚度。

•材料的弹性模量和剪切模量越大,则刚度越大。细杆和薄板在受侧向外力作用时刚度很小,但细杆和薄板如果组合得当,边界支持合理,使杆只承受轴向力,板只承受平面内的力,则它们也能具有较大的刚度。

泊松比

•泊松比是指材料在单向受拉或受压时,横向正应变与轴向正应变的绝对值的比值,也叫横向变形系数,它是反映材料横向变形的弹性常数。

•材料沿载荷方向产生伸长(或缩短)变形的同时,在垂直于载荷的方向会产生缩短(或伸长)变形。垂直方向上的应变εl与载荷方向上的应变ε之比的负值称为材料的泊松比。以v表示泊松比,则v=-εl/ε。在材料弹性变形阶段内,v是一个常数。

应力集中

•应力集中是应力在固体局部区域内显著增高的现象。多出现于尖角、孔洞、缺口、沟槽以及有刚性约束处及其邻域。应力集中会引起脆性材料断裂;使脆性和塑性材料产生疲劳裂纹,无论是脆性材料还是塑性材料的疲劳问题,都必须考虑应力集中的影响。

应变

•物体在受到外力作用下会产生一定的变形,变形的程度称应变。应变有正应变(线应变),切应变(角应变)。

•线应变又叫正应变,它是某一方向上微小线段因变形产生的长度增量(伸长时为正)与原长度的比值;角应变又叫剪应变或切应变,它是两个相互垂直方向上的微小线段在变形后夹角的改变量(以弧度表示,角度减小时为正)。

应变与所考虑的点的位置和所选取的方向有关。