ANSYS中应力应变材料（1）—弹性模量获取及填写方法 原创

Ansys中的弹性模量如何得到并填写

ANSYS中应力应变材料（1）—弹性模量获取及填写方法

       很多做结构仿真的新手刚接触 Ansys 静态力学分析时，都会搞不清弹性模量E这个核心参数从哪来、又该怎么输入在软件里，下面简单介绍一下

一、弹性模量：从拉伸试验曲线算出来的材料固有属性

想要获取金属真实的弹性模量，最标准的方式就是做单轴拉伸试验。试验设备会夹住标准金属试样，缓慢施加拉力，全程记录下拉力 F和试样拉伸产生的位移 ΔL，最终输出一条拉力 - 位移原始曲线。

但拉力、位移只能代表当前试样的尺寸，没法用来通用仿真计算，所以需要做两步换算，得到标准化的应力 - 应变曲线：

1. 应力 σ：拉力除以试样原始横截面积，公式 σ=F/A。应力消除了试样粗细的影响，统一单位为帕斯卡（Pa）；

2. 应变 ε：拉伸位移除以试样原始标距长度，公式 ε=ΔL/L₀。应变是无量纲数值，代表材料相对变形程度。

         得到应力应变曲线后，整条曲线会分成两段截然不同的形态：前段是笔直、陡峭上升的直线段，后段会出现弯曲、屈服、颈缩直至断裂。其中这条笔直上升的区间，就是材料的弹性变形阶段

         弹性模量 E，本质就是这段直线的斜率，计算公式 E=σ/ε。斜率越大，同等应力下变形越小，材料刚性越强。

          碳钢、普通钢材，经过大量试验标定，标准弹性模量统一为 2×10¹¹Pa（也可写作 2E11 Pa），如果没有条件做拉伸试验，做常规强度仿真时直接采用这个通用数值即可。

二、Ansys 中弹性模量的完整填写操作步骤

     弹性模量是线弹性结构仿真必不可少的材料参数，仅需在材料库中设置各向同性弹性属性，操作流程十分简单：

1. 打开 Ansys Workbench，新建【Static Structural（静态结构）】分析模块；

2. 点击界面上方【Engineering Data（工程材料）】进入材料编辑页面，可选择软件自带材料库，也能新建自定义材料，命名对应自己仿真用的金属；

3. 在页面左侧材料属性分类列表里，找到【Isotropic Elasticity（各向同性弹性）】选项，双击添加到当前材料属性栏；

4. 选中刚添加的各向同性弹性条目，界面右侧会出现参数输入框，其中 Young's Modulus 即为弹性模量，单位匹配软件默认 Pa 时，直接填入 2E11；同步还会配套泊松比参数，钢材常规填写 0.3；

5. 参数输入完成后保存材料，返回主分析界面，将编辑好的材料赋予仿真几何模型，就能开展后续网格划分、载荷施加、结构强度计算等流程。

注意：

只有当构件受力后应力超过屈服强度，材料进入塑性变形阶段时，仅输入弹性模量就不够了，还需要补充屈服强度、塑性应力应变曲线等塑性参数；具体参考后面一篇文章。但绝大多数常规设备、零部件的校核仿真，设计工况下应力都控制在屈服强度以内，只用弹性模量 + 泊松比两组参数，就能满足工程计算精度需求。

仿真就是一个坑，一入仿真深似海，劝君莫入仿真圈！

你钻研着物理知识，操着软件开发的心，忙着机械设计的事，拿着别人零头的钱！

仿真就是一门玄学，结果飘忽不定而又极其重要！

更多精彩文章，下载过去的案例经验目录：

2021~2023大龙猫文章经验总结统计.pdf

2017~2021大龙猫文章经验总结统计.pdf