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真实应变计算器
您可以使用真实应变计算器将工程应力-应变值转换为真实应变值。应力在每个机械和设备组件的设计中起着至关重要的作用,无论是钢笔、飞机还是汽车发动机。每台机器或其任何组件的诞生都始于绘图板和分析。应力(参见应力计算器)和应变的概念构成了任何设计和分析研究的基础。
那么什么是真实应力?继续阅读以了解什么是工程应力以及如何将其转换为真实应力。如果您希望加强伸长概念的理解(请访问我们的伸长计算器)。
真实应力 – 工程应力
考虑对具有横截面积A的材料试样进行简单拉伸试验(参见横截面积计算器)。当您对材料施加拉力或拉伸力时,横截面积会减小,这会导致颈缩并最终失效。现在,应力σ的通常定义是:
这里,面积是试样的横截面积。但是,它可以是未变形试样的面积或变形试样的面积。虽然获得应力的方程保持不变,但应力计算的类型取决于方程中使用的面积。
如果应力是基于未变形面积计算的,则称为名义应力或工程应力,而当考虑减小的或瞬时面积时,应力称为真实应力。
例如,使用上述方程获得的应力是名义应力或工程应力。该方程给出相应的应变值。
两边加1并取自然对数将给出真实应变ε和名义应变ε_nom之间的关系:
真实应力和应变公式
其中:
- l – 试样的变形长度
- l₀ – 试样的未变形长度
- σ_nom – 名义应力
- ε_nom – 名义应变
示例:使用真实应变计算器
求名义应力为8 MPa的真实应力。取名义应变为0.1。
计算过程:
1. 输入工程应变为0.1
2. 真实应变计算器将返回0.09531作为真实应变值
3. 填入工程或名义应力为8 MPa
4. 使用真实应力计算器得到结果
要找到真实应力值,请按照上述步骤操作,计算器将自动为您计算真实应力和真实应变值。
真实应力曲线与名义应力曲线
既然您知道了两种类型的应力,问题是为什么我们需要它们,以及在哪里使用它们?
工程应力-应变数据: 简单来说,工程应力-应变数据基于不变的参考,即未变形的横截面积。相比之下,真实应力-应变数据利用面积的动态变化来估计数据。
真实应力-应变数据在研究材料行为时很重要,特别是在考虑应变硬化行为时,即屈服点之后的应力-应变关系。真实应变描述了试样上的实际应变。
CAE工具应用: 大多数CAE工具如ABAQUS和ANSYS接受真实应力-应变数据来计算材料的塑性行为。因此,在将数据输入软件之前,您必须将工程或名义应力-应变曲线转换为真实曲线。
下图描述了真实应力-应变和工程应力-应变之间的差异。您可以注意到,与工程应力曲线不同,真实应力曲线持续增加。
应力应变的重要性
应力在每个机械和设备组件的设计中起着至关重要的作用,无论是钢笔、飞机还是汽车发动机。每台机器或其任何组件的诞生都始于绘图板和分析。
应力和应变的概念构成了任何设计和分析研究的基础。理解真实应力和工程应力之间的区别对于准确的材料行为分析至关重要。
在材料发生大变形时,真实应力-应变数据提供了更准确的材料响应描述,这对于预测材料在极端条件下的行为特别重要。
如果您希望加强伸长概念的理解,建议访问我们的伸长计算器以获得更全面的材料力学知识。
常见问题
真实应力和工程应力有什么区别?
真实应力和工程应力的区别在于,工程应力基于不变的参考,即未变形的横截面积,而真实应力的计算考虑瞬时横截面积。真实应力有利于模拟应变硬化行为。
如何从工程应变计算真实应变?
要计算真实应变:1. 找到名义或工程应变值;2. 将工程应变值加1;3. 求和的自然对数以获得相应的真实应变值。数学上,ε = ln(1 + ε_nom)。
如何从工程应力计算真实应力?
要计算真实应力:1. 找到名义或工程应变值;2. 将工程应变值加1;3. 将和乘以工程应力值以获得相应的真实应力值。数学上,σ = σ_nom(1 + ε_nom)。
如何将工程应变0.05转换为真实应变?
工程应变0.05对应的真实应变是0.04879。数学上,真实应变ε = ln(1 + ε_nom) = ln(1 + 0.05) = 0.04879。这里,ε_nom是名义或工程应变。如果您知道相应的名义应变值,也可以使用名义应变值来找到真实应力。
参数名 | 参数类型 | 默认值 | 是否必传 | 描述 |
---|---|---|---|---|
engineeringStress | number | 8.0 | 否 | 材料的工程应力值 |
engineeringStressUnit | string | MPa | 否 | 工程应力的单位 |
engineeringStrain | number | 0.1 | 否 | 材料的工程应变值,无量纲 |
trueStressUnit | string | MPa | 否 | 真实应力的输出单位 |
参数名 | 参数类型 | 默认值 | 描述 |
---|---|---|---|
engineeringStress | number | 输入的工程应力值 | |
engineeringStressUnit | string | 工程应力的单位 | |
trueStrain | number | 计算得到的真实应变值,无量纲 | |
engineeringStrain | number | 输入的工程应变值 | |
trueStress | number | 计算得到的真实应力值 | |
trueStressUnit | string | 真实应力的单位 |
错误码 | 错误信息 | 描述 |
---|---|---|
FP00000 | 成功 | |
FP03333 | 失败 |
参考上方对接示例