1、鎂合金單軸拉伸試驗件設計鎂合金單軸拉伸試驗件設計背景介紹：現(xiàn)需要對某鎂合金材料進行單軸的力學拉伸實驗，測量該材料的彈性模量和拉伸強度。由于實驗條件的要求，只能采用銷釘加載的方式。采用該方法比較容易實現(xiàn)試件的對中，便于消除了附加彎矩，并且方便在實驗機上進行裝卸，試件形狀如圖所示。端部的孔即為加載用的銷釘孔。鎂合金單軸拉伸試驗件設計鎂合金單軸拉伸試驗件設計設計要求：參照GB/ T 228.1-2010設計試件的具體尺寸，使得在極限載荷下銷釘不會被剪斷，銷釘孔邊不會發(fā)生破壞，且鋁鎂合金的最終失效表現(xiàn)為在中間有效區(qū)域（Le）發(fā)生斷裂。第一種條件：試件屈服強度第一種條件：試件屈服強度180Mpa參考GB

2、/T 228.1-2010設計拉伸試件并按銷釘?shù)募羟袕姸却_定銷釘孔尺寸，為方便加工，采用等厚度設計，使用矩形截面比例試件(編號P9)。最終試件的銷釘孔徑初定為10mm，其三維形狀如圖所示試件的最終加工圖紙如下試件及銷釘強度校核試件及銷釘強度校核由于試件銷釘接觸問題為非線性，孔邊應力較為復雜，且要考慮塑性變形，故采用有限元方法進行試驗件的強度校核。不考慮孔與銷釘?shù)拈g隙及預應力，由于試驗件關于中間平面對稱，因此可以只考慮模型的一半進行分析，最終的有限元模型如圖所示：載荷及邊界條件載荷及邊界條件在對稱面處施加對稱邊界條件，在銷釘兩端施加X方向的位移載荷，銷釘與孔之間創(chuàng)建面-面接觸對施加X方向的位移載

3、荷對稱邊界條件對稱面處施加對稱邊界條件，對銷釘施加位移載荷，銷釘與孔之間為面-面接觸對,最終的等效應力云圖（von mises stress）如圖所示（本次分析中用到的單位為kpa，mm）試件的中間有效區(qū)域（Le）有大范圍達到屈服強度，孔周圍有局部區(qū)域也達到屈服應力試件的塑性變形云圖(試件的鎂合金材料采用理想的雙線性彈塑性模型)可以看出試件的有效試驗段發(fā)生了較明顯的屈服，而銷釘孔周圍的局部區(qū)域也有明顯的塑性變形區(qū)，但變形僅限與孔邊，沒有擴展到外邊界極限載荷時銷釘?shù)腦Y剪切應力云圖通過分別對試件和銷釘?shù)膹姸刃：?，可得出所設計的試驗件是滿足第一種情況下的強度要求的，即在極限載荷下銷釘不會被剪斷，銷

4、釘孔邊不會發(fā)生破壞，且鋁鎂合金的最終失效表現(xiàn)為在中間有效區(qū)域（Le）發(fā)生斷裂。第二種情況：試件屈服強度為第二種情況：試件屈服強度為550650Mpa設計要求：根據(jù)航空材料手冊選用銷釘材料，并設計試件尺寸由于第一種情況的強度裕度較大，擬采用與第一種條件下相同的外形尺寸，但銷釘?shù)氖芰^大，查航空材料手冊，TC4鈦合金在常溫下屈服強度約為830Mpa?？紤]用鈦合金作為銷釘材料。下面同第一種情況采用有限元方法進行試件及銷釘?shù)膹姸刃：藛卧愋?，網(wǎng)格劃分，接觸對設置載荷與邊界條件與第一種條件類似，給定銷釘位移為3mm試件的等效應力云圖（虛線表示變形前位置）通過對兩種不同情況下試件與銷釘?shù)脑O計與強度通過對兩種不同情況下試件與銷釘?shù)脑O計與強度校核，可知設計的試驗件及銷釘靜強度是滿足要校核，可知設計的試驗件及銷釘靜強度是滿足要求的。通過專業(yè)課程設計，鞏固了上學期學習的求的。通過專業(yè)課程設計，鞏固了上學期學習的有限元軟件有限元軟件ansys的基本用法，也復習了相關的三的基本用法，也復習了相關的三維作圖軟件，對接觸、彈塑性等簡單的非線性問維作圖軟件，對接觸、彈塑性等簡單的非線性問題有了一個初步的了