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标题: 【分享帖】3240环氧板有限元分析（呕心沥血力作） [打印本页]
作者: 郝伟 时间: 2019-2-9 14:39
标题: 【分享帖】3240环氧板有限元分析（呕心沥血力作）
3240环氧板FR4水绿环氧板是RM赛事中用的越来越多的材料，今天写技术报告时要做有限元分析（大年初四就开始工作了hhh），之前我用ANSYS做过一个类似的分析，是课程作业，我查了很多资料，只找到一个重要结论就是空气泊松比0，其它基本0.3上下浮动，杨氏模量没找到，通过公式随便算了一个值，然后算了三小时电脑崩溃了233最后做了另一个简单的交差了。翻车图
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今天我决定把这个问题解决了，落入超级大坑，首先打开UG把所有材料都学习了一遍，发现自己是个英语菜B，大概十几分钟吧终于确定了没有3240环氧板，最相近的是这个词epoxy，这个词的意思是环氧树脂。科普一下
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虽然差几个字但是RM要严谨。那只能自己新建材料了，点开WHAT？
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除了密度好像都不太懂。又是一波学习，开始科普
做有限元分析会跑出来这几个英文 PRXY NUXY G E EX EY……….我好像学过但开始还是一脸懵逼，整理如下
主泊松比PRXY，指的是在单轴作用下，X方向的单位拉（或压）应变所引起的Y方向的压（或拉）应变。就是一个方向搞他XY方向应变变化比值
次泊松比NUXY，它代表了与PRXY成正交方向的泊松比，指的是在单轴作用下，Y方向的单位拉（或压）应变所引起的X方向的压（或拉）应变。
PRXY与NUXY是有一定关系的： PRXY/NUXY=EX/EY
E是杨氏模量Young's modulus E弹性模量的一种，又叫拉伸模量，用的贼多，具体公式后面再说，至于之个EX和EY是两个方向不同的杨氏模量，如果材料各向同性EX和EY是一样大的，但在求解器里面还会冒出来EZ原理差球不多，展开说挺复杂和各向异性下面的分类有关。
G和E差不多也是弹性模量的一种叫剪切模量也有XYZ之分，但没有E那么出名，还有个更不出名的叫K（体积模量）原因就是E=2G(1+v)=3K(1-2v)。只要知道E和v(就是PRXY泊松比)就可以把它推导出来
对于正交各向异性材料，需要根据材料数据分别输入主次泊松比，但是对于各向同性材料来说，选择PRXY或NUXY来输入泊松比是没有任何区别的，只要输入其中一个即可
这个好像是在二维平面内的研究方法，三维世界有三个泊松比。
各向同性这个词也经常出现就是：各向同性指物体的物理、化学等方面的性质不会因方向的不同而有所变化的特性，即某一物体在不同的方向所测得的性能数值完全相同，亦称均质性。就是像铁啦铝啦这些物质。（此段和3240无关）
还有就是要注意1Gpa=1000Mpa=1000*1000Kpa=1000*1000*1000pa=10^9pa这个很有用我经常弄错，一般模量都很大比强度大挺多，说模量一般说Gpa说强度一般说Mpa。所以见了几千兆帕模量不要害怕，
常见的各向异性材料有竹子、碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等，简单来讲就是换个方向模量就变了
重点来了：3240环氧板是复合材料，如果是复合材料那么就要按复杂的那个来了，根据网上一些资料来看层压板一般属于正交各向异性材料，所以要用到主次泊松比，好像在ANSYS里面会出现复合材料分层结构各项异性材料模型设置窗口，EX，EY,EZ是弹性模量，PRXY,PRYZ,PRXZ是泊松比，GXY,GYZ,GXZ是剪切模量，UG也是需要XY XZ YZ三个方向的泊松比杨氏模量，如果是各向异性材料非正交，还要正交要输一个材料学矩阵，不是很懂，作为一个只学过机械工程材料的拖拉机专业的学生已经尽力了。。。
科普基本就完了，学习的很晕，然后开始想办法填写里面数值
首先密度：很容易介于1.7g/cm3到1.9g/cm3一下查到，写1.8就ok
然后是杨氏模量，贼鸡儿难找，知网万方找遍没找到，最后百度了一本叫《材料手册1材料的性能英文版[FrancoisCardarelli 著] 2014年版,然后吐了，老外写的太长了1400多页的时候才写完第一册，而且单词也怪的很，我看来几十页大概讲的都是什么火山岩石杨氏模量先放弃了，最后在万能的百度里查看了大部分材料的泊松比，和环氧板相近的板材都在0.35到0.38区间，根据我的分析应该在0，35左右，最高的是pp共聚物也刚刚0.4，而且我观察了一下v对整个公式的影响很小，根据一位湖南大学材料学博士来讲一般都是0.3对整体影响不大。
其实我感觉需要三个泊松比（PRXY,PRYZ,PRXZ，orNU XY,NUYZ,NUXZ），应该差不多就按0.35来算。泊松比解决半天过去了。
接下来继续杨氏模量E，我问了参赛的同学们，大家好像也没有什么思路，同济大学的一位同学告诉了我层间剥离问题，感觉这点很重要，我找到的只有两份文件《GBT 1303.1-1998 环氧玻璃布层压板》和《GBT 1303.4-2009 电气用热固性树脂工业硬质层压板 第4部分：环氧树脂硬质层压板》这是环氧板执行标准，厂家应该就按这个标准做的环氧板，我研究研究葫芦里装的什么逼，里面有一个表观弯曲弹性模量大于24000Mpa，查了很多，能找到上唯一的解释是
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没办法翻墙看了看Bending ElasticModulus of Appearance 还查不到
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是个高端单词但在字里行间感觉，这个玩意应该就是杨氏模量，而且指的是垂直玻璃布和树脂黏着的方向的杨氏模量，也就是说只有一个XY放行的杨氏模量。如果按我要分析的模型其实只有XY方向有载荷和约束，一个EXY应该是可以的。本来找到一片相关的论文《玻璃纤维环氧树脂复合材料力学性能研究》但是只有单轴实验数据，研究的是环氧玻璃纤维棒。
目前来看我能找到的有
密度=1.8g/cm3 v=0.35 Exy=24GPa Gxy=E/2*(1+v)=8.9GPa 研究仅限XY平面
数据实在有限但应该能做。
然后是结构阻尼系数，我看了默认材料都没填写，这个就空下
然后是应力应变输入数据类型，我选了工程学stress-strain就是应力应变类型 至于还有一个真什么什么，大部分都选这个后面一堆不用填写的，那个范迪米斯屈服准则貌似适用于各向同性材料后面三个没听说过，既然只算XY方向，那就无所谓了
第一页结束，然后是第二页强度，我都看来一下所有强度都按屈服强度计算就行，一般校核也是屈服强度除以安全系数S ，这个屈服极限根据《玻璃纤维环氧树脂复合材料力学性能研究》上面的图和3240的玻璃纤维含量大约小于350MPa，这一页ojbk。[attach]21641[/attach]
第三页耐久性，这个用不到，从疲劳极限应力图里面看只要在安全区里面基本不会疲劳失效，而且是非塑性材料，把安全系数取得高一点3应该就可以了
后几页超出认知范围，默认材料也没有写。差不多把数填完了，是个大坑。写不动了，后面再更新，我水平实在有限，各位大佬批评指正，我把相关资料上传到帖子里面了，希望能慢慢完善玻纤板有限元分析。这个边板灵感来自于同济大学陈雨宇大神，
也希望组委会给个电机呗（西北农林科技大学） [attach]21642[/attach]
作者: Mars 时间: 2019-2-9 16:26
谢谢大佬的分享
作者: winter 时间: 2019-2-12 13:23
看不懂，先顶
作者: 花师小哲 时间: 2019-2-12 16:14
同样是被有限元分析困扰着，感谢分享
作者: 靖YBJ 时间: 2019-2-12 19:42
看不懂，来学习一波
作者: RMKK 时间: 2019-2-13 10:41
中文？？？请问这软件是什么
作者: 翘楚 时间: 2019-2-14 23:13
作者: 快拆小分队 时间: 2019-2-15 11:26
学习下！
作者: 郝伟 时间: 2019-2-15 19:14
RMKK 发表于 2019-2-13 10:41
中文？？？请问这软件是什么
UG的一个模块
作者: Restless Breeze 时间: 2019-2-26 16:30
这么用心的帖子不能沉啊，顶一下
作者: 郝伟 时间: 2019-2-27 17:28
谢谢 哈哈哈哈
作者: Dior 时间: 2019-3-10 01:49
谢谢大佬分享！！！
作者: 冷静KeepCalmmmm 时间: 2019-3-16 21:24
陈雨羽要出名了？
作者: wxk 时间: 2019-8-11 10:23
用UG画的图？
作者: 火星探索 时间: 2019-8-11 14:07
不错
作者: wxk 时间: 2019-9-16 16:01
有限元分析是直接那UG做的？
作者: 郝伟 时间: 2019-9-22 13:57
是的
作者: 扶风大大 时间: 2020-1-12 21:12
感谢楼主分享
作者: 临风飘飘 时间: 2020-2-25 08:53
板件之间镂空的图形尺寸是怎么确定的
作者: 郝伟 时间: 2020-5-9 15:16
根据导出的stl模型和原来模型布尔求差确定
作者: 妖八 时间: 2020-5-9 20:21
棒棒棒棒棒棒棒棒棒棒棒棒棒棒棒棒棒棒棒棒棒棒
作者: 长谷部诚 时间: 2021-7-17 10:30
郝伟牛批
作者: 三科石 时间: 2021-8-16 10:24
收藏收藏
作者: zyfgatx105 时间: 2021-8-25 16:12
太强了吧
作者: 千万 时间: 2022-5-17 23:05
哇塞哇塞顶
作者: 乘风而行 时间: 2023-2-10 22:10
感谢大佬分享
作者: 两袖清风怎敢误佳人 时间: 2023-2-11 10:25
是我这个程度看不懂的东西了
作者: 可回收废物 时间: 2023-7-29 19:28
好东西，正好要用上，谢谢啦
作者: 机械小小白 时间: 2023-9-17 20:19
谢谢大佬分享，学习一下
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