ANSYS中应力应变材料（5）—工程和真实应力应变曲线 原创

       前面文章讲过应力应变曲线,经常会碰到两个概念：工程应力应变、真实应力应变，很多新手分不清两者差异，随便导入软件导致仿真结果偏差很大

     先说结果：软件导入参数必须为工程应力应变曲线转化后的真实应力应变曲线

        从图上就可以看出，拉伸变形是有颈缩的，因此单纯的比例关系意义是不大的，因而由此绘出的图也可能给人带来一些容易产生误解的信息，比如让人误认为过了M点金属材料本身的性能会下降。但其实我们可以看到，在断口处A（这个面积才代表真正的受应力面）是非常小的，因而材料的真实强度时上升了的（是指单位体积或者单位面积上的，不是结构上的）。

1. 工程应力 - 工程应变（名义应力应变）

试验机原始输出的基础曲线，计算全程固定使用试样初始尺寸，不考虑拉伸后截面收缩、长度变长。

• 工程应力（名义应力）：

试样原始横截面积，全程不变

• 工程应变（名义应变）：

 计算简单，试验机软件默认直接输出，数据读取方便；但材料屈服后会发生颈缩，试样局部变细，实际受力面积变小，工程曲线会在抗拉强度后掉头下降，和材料真实受力状态不符。

2. 真实应力 - 真实应变（对数应力应变）

考虑拉伸过程中试样截面持续缩小、长度持续增加，每一时刻都用瞬时尺寸计算，更贴合材料内部真实受力变形状态。

换算公式（不可压缩金属塑性变形，体积不变）：

特点：曲线只会持续上升，不会出现下降段，能准确描述塑性硬化行为；冲压、大变形、冲击、压溃等仿真必须用真实曲线。

核心差异通俗对比

1. 数值大小

同等变形下，真实应力＞工程应力，真实应变＞工程应变；变形越大，两者差值越明显，小变形弹性阶段二者几乎重合，看不出差别。

2. 曲线走势

工程曲线：上升至抗拉强度后下降（颈缩效应）；

真实曲线：全程单调上升，无下降段，更符合金属硬化本质。

3. 适用场景

工程曲线：仅用于材料性能标定、强度对比，不建议直接用于大变形塑性仿真；

真实曲线：ANSYS 弹塑性、大变形仿真标准输入曲线。

4. 弹性阶段表现

变形极小，

ANSYS 输入到底用哪一种？分模型说明

前置重要规则

ANSYS 中所有塑性材料（双线性、多线性强化模型）表格里填写的应变是塑性应变，且软件内部统一采用真实应力、真实塑性应变参与计算。

如果你手上只有试验机导出的工程应力应变数据，不能直接粘贴，必须先换算！

1. 线弹性材料（仅 Isotropic Elasticity）

只用到弹性模量，小变形下工程 / 真实曲线无差别，直接用工程数据计算弹性模量即可，无需换算。

2. 双线性强化 Bilinear Isotropic/Kinematic Hardening

• 小屈服、小变形校核：差别很小，可直接用工程屈服强度输入；

• 大塑性变形、极限承载分析：建议把工程屈服强度换算为真实应力，切线模量同步修正，提升计算精度。

完整流程总结

1. 拉伸试验得到原始工程应力、工程应变；

2. 根据仿真变形大小判断是否需要换算真实曲线；

3. 需要高精度计算时，通过公式换算真实应力、真实总应变；

4. 扣除弹性应变，得到软件要求的真实塑性应变；

5. 将对应数据填入双线性 / 多线性材料属性，完成参数输入。

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！

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