Poisson tus piv - qhov kev ntsuas ntawm ntau npaum li cas cov khoom sib cog lus nyob rau sab raws li nws yog stretched lengthwise - yog ib tug me me uas plays ib tug outsized luag hauj lwm nyob rau hauv finite element tsom xam (FEA) ntawm stainless hlau Cheebtsam. Tau txais nws tsis ncaj ncees lawm, los yog cia nws nyob rau hauv ib tug generic software default, thiab ib tug qauv yuav ua rau misunderstanding kev nyuaj siab concentration, dag dag zog dabtsi yog khoov tus cwj pwm, los yog outright convergence tsis ua hauj lwm, txawm thaum txhua txhua lwm yam ntaub ntawv tswv yim yog lawm.
Phau ntawv qhia no piav qhia seb Poisson qhov piv txwv txhais tau li cas rau lub cev, qhov txiaj ntsig zoo li cas rau cov qib stainless thiab npib tsib xee alloy, thiab cov kev tshwj xeeb uas nws tsim FEA qauv teeb tsa, xaiv lub ntsiab lus, thiab kev txhais cov txiaj ntsig.
Poisson qhov piv txwv yog dab tsi, thiab Tus nqi Stainless hlau muaj dab tsi?
Poisson tus piv (ν) yog qhov piv ntawm lateral (transverse) strain rau axial (longitudinal) strain nyob rau hauv uniaxial loading, thiab standard austenitic stainless steels muaj ib tug elastic Poisson tus piv ntawm kwv yees li 0.29–{1}} ze rau, tab sis tsis zoo tib yam hla, lwm yam stainless tsev neeg thiab nickel alloys.
Kev sib raug zoo yog txhais raws li:
ν = −εₗₐₜₑᵣₐₗ / εₐₓᵢₐₗ
Nyob rau hauv cov ntsiab lus: rub ib lub bar ntawm stainless hlau nyob rau hauv nro thiab nws elongates nyob rau hauv cov kev taw qhia ntawm lub rub thaum ib txhij nqaim me ntsis nyob rau hauv tus ntoo khaub lig-section - Poisson tus piv xam raws nraim npaum li cas nqaim tshwm sim rau ib tug npaum li cas ntawm stretch. Tus nqi ntawm 0.30 txhais tau tias cov khoom cog lus transversely los ntawm kwv yees li 30% ntawm tus nqi nws elongates axially, nyob rau hauv lub elastic ntau yam. Qhov no yog cov khoom sib txawv ntawm cov qauv ntawm elasticity: lub modulus tswj ntau npaum li cas cov khoom stretches nyob rau hauv ib tug muab kev ntxhov siab, thaum Poisson tus piv tswj lub accompanying zoo hloov nyob rau hauv ob qho tib si cov lus qhia - ob qho tib si yuav tsum tau, ua ke nrog shear modulus, kom tag nrho cov isotropic elastic khoom rau FEA.
Tus Neeg Sawv Cev Poisson tus piv thiab cov qauv ntsuas qhov tseem ceeb rau cov qib sib xws:
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Qib / Tsev Neeg |
Hom Poisson's Ratio (ν), 20 degree |
Elastic Modulus E (GPa) |
Sau ntawv |
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TP304/304L (Austenitic) |
0.29–0.30 |
≈ 195 |
Kev siv tus nqi siv nyob rau hauv feem ntau luam tawm FEA cov tsev qiv ntawv |
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TP316/316L (Austenitic) |
0.29–0.30 |
≈ 195 |
Zoo tib yam rau 304L rau cov qauv tsim qauv |
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TP321/347 (stabilized austenitic) |
0.29–0.30 |
≈ 195 |
Stabilization cuam tshuam rau nkag / nkag siab, tsis yog elastic piv |
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TIAB SA 2205 |
0.30–0.31 |
≈ 200 |
me ntsis nruj dua; ratio ze rau austenitic tus nqi |
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Ferritic 430 |
0.28–0.30 |
≈ 200 |
Marginally qis dua austenitic hauv qee cov ntaub ntawv |
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Nickel alloys (xws li Alloy 800H, 625) |
0.31–0.33 |
≈ 195–210 |
Me ntsis siab dua ν raug nickel{0}} nplua nuj FCC alloys |
Table 1. Cov neeg sawv cev elastic Poisson qhov piv thiab cov qauv qauv ntawm cov tsev neeg stainless thiab npib tsib xee alloy ntawm chav tsev kub. Cov txiaj ntsig yog kev piav qhia thiab sib npaug; lees paub qhov tam sim no ntawm ASME Tshooj II-D lossis cov khoom siv tshwj xeeb ua ntej siv rau hauv tus qauv FEA validated.
Vim li cas Poisson qhov piv txwv tseem ceeb hauv Finite Element Analysis?
Poisson tus piv txwv ncaj qha tswj tau li cas FEA cov khub niam txiv daws teeb meem nyob rau hauv ib qho kev taw qhia rau kev ntxhov siab thiab kev nyuaj siab nyob rau hauv cov lus qhia perpendicular, yog li tus nqi tsis raug distorts kwv yees qhov tawv nqaij, kev nyuaj siab, thiab deformation zoo txawm tias thaum lub modulus elasticity nkag mus kom raug.
Nyob rau hauv ib qho isotropic linear- cov qauv khoom elastic, kev ntxhov siab thiab kev nyuaj siab yog cuam tshuam los ntawm tag nrho elastic stiffness matrix, uas yog tsim los ntawm ob qho tib si modulus ntawm elasticity thiab Poisson tus piv - tsis modulus ib leeg. Vim tias feem ntau FEA cov teeb meem cuam tshuam nrog ntau lub xeev kev ntxhov siab (ib feem tsis tshua muaj deforms nyob rau hauv ib qho kev taw qhia), lub sij hawm sib txuas uas Poisson tus piv txwv tswj tau cuam tshuam rau txhua qhov kev daws teeb meem tsim tawm: thaj chaw tsiv teb tsaws, kev ntxhov siab, thiab cov tshuaj tiv thaiv ntawm kev txwv. Qhov no yog vim li cas Poisson tus piv tsis yog ib qho me me los yog xaiv cov tswv yim nyob rau hauv stainless hlau FEA qauv - nws yog ib qho ntawm ob qhov elastic constants uas txhais tau tias tag nrho cov ntaub ntawv qhov nruj matrix, thiab ob qho tib si yuav tsum tau muab qhov tseeb rau tus qauv kom ntseeg tau.
Poisson qhov piv txwv cuam tshuam li cas rau Kev Nyuaj Siab Tshaj Tawm hauv Multiaxial Loading?
Nyob rau hauv multiaxial los yog constrained loading, Poisson tus piv hloov ob qhov loj thiab qhov chaw ntawm lub siab tshaj plaws kev nyuaj siab, vim hais tias nws tswj npaum li cas cov khoom yog txwv tsis pub cog lus dawb do nyob rau hauv cov lus qhia perpendicular mus rau lub thawj load - txwv uas tsa lub zos kev nyuaj siab saum toj no qhov yooj yim uniaxial xam yuav kwv yees.
Ib qho kev tivthaiv pub dawb rau kev cog lus hauv txhua qhov kev taw qhia tshwj tsis yog ib qho uas tau thauj khoom coj mus ze rau qhov yooj yim uniaxial rooj plaub. Tab sis feem ntau cov khoom siv hlau tsis muaj steel hlau tiag tiag - ib phaj welded rau ib lub thav duab nruj, lub nozzle cuam tshuam lub plhaub ntawm lub plhaub siab, lub bolted flange - yog geometrically constrained nyob rau hauv txoj kev uas tiv thaiv dawb lateral contraction. Qhov twg muaj qhov txwv tsis pub muaj, Poisson tus piv txwv txiav txim siab ntau npaum li cas kev ntxhov siab ntxiv los ntawm kev txwv tsis pub nws tus kheej, nyob rau sab saum toj ntawm kev ntxhov siab los ntawm thawj qhov kev thov.
Qhov no yog qhov laj thawj tseem ceeb vim li cas qhov kev ntxhov siab ntawm cov qhov, qhov fillets, thiab qhov sib tshuam nozzle yog Poisson's - piv- nyob ntawm, thiab vim li cas cov ntawv tshaj tawm kev ntxhov siab feem ntau qhia cov ν tus nqi uas lawv tau muab los rau - siv daim ntawv qhia muab tau rau ib qho ν rau cov khoom siv nrog lub ntsiab lus sib txawv ν qhia txog qhov muaj txiaj ntsig ntau ntawm - kev qaug zog los yog kev puas tsuaj.
Puas yog Poisson qhov piv txwv hloov nrog kub lossis yas deformation?
Elastic Poisson tus piv rau stainless hlau hloov tsuas yog me me nrog kub - feem ntau nce me ntsis raws li qhov kub thiab txias nce - tab sis nws hloov pauv loj heev thaum cov khoom deforms plastically, nce mus txog qhov txiaj ntsig zoo nyob ze 0.5 vim tias cov yas ntws hauv cov hlau yog qhov tseem ceeb ntim- khaws cia.
Nyob rau hauv lub elastic ntau yam, Poisson tus piv rau austenitic stainless hlau feem ntau tsub kom me ntsis nrog kub, tab sis qhov kev hloov yog me me txaus uas muaj ntau cov ntaub ntawv tsim kho nws raws li ib tug nyob ze - tas li rau elastic tsom xam nyob rau hauv ib txwm kev pab cuam qhov kub thiab txias, nyob rau hauv sib piv rau lub modulus ntawm elasticity, uas poob zoo heev nrog kub.
Thaum thauj khoom ntau tshaj tawm los thiab cov yas deformation pib, txawm li cas los xij, cov duab ntawm lub cev hloov tag nrho: cov hlau deform plastically feem ntau los ntawm dislocation slip, uas rearranges atoms yam tsis hloov pauv cov khoom ntim tag nrho. Qhov zoo ntawm Poisson qhov piv ntawm 0.5 piav qhia txog qhov ntim no - txuag cov yas ntws - siab dua li tus nqi elastic ntawm kwv yees li ntawm 0.3 - thiab qhov kev hloov no muaj qhov cuam tshuam ncaj qha rau qhov yuav tsum tau ua FEA qauv yuav tsum tau ua ib zaug plasticity xav tau hauv cov txiaj ntsig, suav nrog hauv ntu tom ntej.
Poisson qhov piv txwv cuam tshuam li cas FEA Element Selection thiab Mesh Behavior?
Raws li kev ua tau zoo Poisson tus piv mus txog 0.5 nyob rau hauv cov yas los yog ze rau - cov xwm txheej tsis txaus ntseeg, cov qauv kev sib xyaw ua ke qis -cov ntsiab lus txiav txim tuaj yeem pom qhov ntsuas qhov ntsuas qhov ntsuas - ib qho khoom siv dag zog tshaj - nruj ntawm tus qauv - uas yog vim li cas FEA software muab txo qis dua - kev sib xyaw ua ke, {7} kev sib xyaw ua ke, kev sib xyaw ua ke nyob ze -kev coj tus cwj pwm tsis zoo stainless hlau kom raug.
Volumetric locking tshwm sim thaum lub finite element formulation tsis tuaj yeem ua raws li qhov nyob ze - xoom ntim hloov uas nyob ze - cov ntaub ntawv tsis txaus siab xav tau, yuam lub caij los tiv thaiv kev deformation ntau dua li cov khoom siv tiag tiag yuav - tsim cov khoom txav uas me dhau thiab cov kev ntxhov siab uas siab tshaj, tshwj xeeb tshaj yog nyob rau hauv dabtsi yog khoov {geometry.
Qhov no yog qhov teeb meem ntawm tus lej, tsis yog qhov teeb meem ntawm cov khoom vaj khoom tsev, tab sis nws tau tshwm sim ncaj qha los ntawm Poisson tus piv mus txog 0.5, uas yog qhov tshwm sim hauv cov hlau tsis muaj steel ib zaug cov yas ua qhov tseem ceeb. Cov kws tsim qauv tsim cov khoom siv stainless yuav tsum pom cov yas lim - cuam tshuam, tsim simulation, elastic-yas qaug zog thiab kev ntsuam xyuas pob txha - yuav tsum xaiv cov qauv tsim nyob ze rau - tus cwj pwm tsis txaus ntseeg es tsis xav tias qhov kev hloov pauv tsis zoo - elastic element teeb yuav nyob twj ywm ib zaug.
Element thiab qauv kev xaiv uas hais txog qhov no
Txo -cov ntsiab lus sib xyaw ua ke, feem ntau ua ke nrog kev tswj hwm teev teev, kom tsis txhob dhau- cov lus teb khov kho.
Kev sib xyaw lossis kev sib xyaw ua ke uas kho lub siab (volumetric) thiab kev ntxhov siab sib txawv.
Siab dua -kev txiav txim (quadratic) cov ntsiab lus, uas yog inherently resistant rau locking dua linear hais.
Kev lees paub tus qauv kev daws teeb meem ntawm cov khoom siv plasticity kom raug nyob ze ntawm -incompressible flow es tsis yog cia siab rau qhov elasticity ν tus nqi thoob plaws hauv kev tshuaj xyuas.
Dab tsi FEA yuam kev tshwm sim los ntawm Poisson qhov piv txwv tsis raug?
Feem ntau Poisson's - piv- cuam tshuam FEA yuam kev yog siv cov pa roj carbon generic- steel los yog software-default tus nqi es tsis txhob ntawm cov qib tseeb -cov duab tshwj xeeb, tsis hloov kho ν (los yog nws cov yas- ntws cuam tshuam) ntawm qhov ntsuas qhov ntsuas tsis zoo, qhov ntsuas kub tsis zoo nyob ze -kev coj tus cwj pwm tsis zoo ntawm yas - txhua qhov uas cuam tshuam qhov tshwm sim yam tsis ua rau muaj kev ceeb toom pom tseeb.
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FEA Cov tsos mob |
Tej zaum Poisson's -Ratio-Rated Cause |
Hom Kho |
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Overly txhav teb nyob rau hauv dabtsi yog khoov, tshwj xeeb tshaj yog nrog tag nrho integrated linear ntsiab |
Volumetric locking li zoo ν zes 0.5 nyob rau hauv cov yas incompressibility |
Siv txo kev koom ua ke, hybrid / mixed formulations, los yog quadratic ntsiab |
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Unrealistic stress concentration ntawm fillets los yog qhov nyob rau hauv multiaxial load |
Elastic ν input tsis raug lossis defaulted es tsis yog qib - tshwj xeeb |
Paub meej ν los ntawm cov khoom specification, tsis yog ib tug generic steel default |
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Cov txiaj ntsig tsis sib xws ntawm lub dav hlau kev ntxhov siab thiab lub dav hlau hom 2D qauv |
Poisson nyhuv suppressed los yog exaggerated nyob ntawm qhov xav tias tawm - ntawm - dav hlau mob |
Match 2D idealization (plane stress vs. plane strain) to real part geometry and constraint |
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Divergence los yog nruj heev nyob rau hauv loj -strain yas simulations |
Incompressibility ntawm cov yas ntws (ν → 0.5) tsis ua haujlwm los ntawm cov qauv tsim |
Xaiv cov ntsiab lus thiab cov kev daws teeb meem nyob ze rau -incompressible plasticity |
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Cov thermal tsis sib xws - cov qauv sib txuas ua ke tau tshwm sim ntawm qhov kub siab |
Kub-dependent ν tsis hloov tshiab hla cov kauj ruam thauj khoom |
Siv qhov kub thiab txias - cov khoom nyob ntawm cov rooj es tsis yog ib chav tsev - kub ν |
Table 2. Cov tsos mob ntawm FEA feem ntau txuas nrog Poisson's - piv- cuam tshuam txog kev ua qauv tsis raug, nrog rau cov hauv paus ntsiab lus thiab kho.
Dab tsi ua rau cov kev ua yuam kev no tshwj xeeb yog qhov txaus ntshai yog tias lawv tsis tshua ua rau tus qauv ua tsis tau tam sim no - tus solver converges, lub mesh zoo li tsim nyog, thiab cov zis tshwm sim plausible. Qhov kev ua yuam kev tshwm sim los ntawm qhov tsis ncaj ncees lawm tus lej: qhov kev ntxhov siab ntawm qhov tseem ceeb uas tawm los ntawm qhov muaj txiaj ntsig zoo, los yog qhov tshwm sim ntawm qhov kev hloov pauv uas zoo li tawv dua li kev sim lub cev xav tau. Qhov no yog vim li cas validating Poisson tus piv inputs tsim nyog tib yam nruj raws li validating modulus ntawm elasticity, yield zog, los yog mesh convergence - nyob rau hauv lub kawg seem.
Yuav Ua Li Cas Cov Kws Ua Haujlwm Yuav Ua Li Cas Pom Zoo Poisson Qhov Kev Ntsuas Cov Khoom Siv rau Stainless Hlau FEA Cov Qauv?
Cov kws ua haujlwm yuav tsum tau txais Poisson qhov piv txwv los ntawm cov khoom tshwj xeeb lossis cov qauv siv tau lees paub es tsis yog software default, paub meej tias seb qhov kub npaum li cas -dependent lossis yas-ntau tus cwj pwm siv rau cov ntaub ntawv thauj khoom, thiab ntsuas tus qauv tiv thaiv kev paub txog kev txheeb xyuas lossis kev sim ua ntej tso siab rau qhov siab tshaj - tawm tswv yim los ntawm cov duab geometry tshiab.
Ib qho validation sequence:
1. Paub meej tias qib - tshwj xeeb ν tus nqilos ntawm cov ntaub ntawv siv tau los yog ASME / ASTM cov ntaub ntawv siv ntau dua li tsis lees txais FEA software generic default, uas tej zaum yuav muaj kev cuam tshuam cov hlau tsis zoo li qhov tseeb stainless lossis npib tsib xee alloy ua qauv.
2. Txiav txim seb cov ntaub ntawv thauj khoom puas nyob ruaj khovlos yog xav tias yuav tsim cov yas yas; yas-kev soj ntsuam ntau yam xav tau cov qauv tsim thiab cov qauv khoom tsim nyog rau ze rau -incompressible flow, tsis yog qhov hloov tshiab ν tus nqi.
3. Siv qhov kub thiab txias -nyob ntawm cov khoomrau elevated - qauv kub, paub tias modulus ntawm elasticity feem ntau hloov ntau tshaj Poisson tus piv, tab sis ob qho tib si yuav tsum tau los ntawm tib lub hauv paus kub.
4. Kev ntsuas ntsuas tiv thaiv kev paub daws teeb meem- ib qho kev ntxhov siab classical- cov qauv kev sib xyaw ua ke, cov ntaub ntawv yooj yim analytical, lossis cov ntaub ntawv kuaj lub cev - ua ntej tso siab rau qhov siab tshaj - kev ntxhov siab los ntawm qhov nyuaj geometry tshiab.
5. Sau cov khoom vaj khoom tsev qhov chawnyob rau hauv cov ntaub ntawv ntsuam xyuas, txij li thaum tus downstream tshuaj xyuas los yog auditor yuav tsum tau taug qab ν, E, thiab yield zog rov qab mus rau ib tug tiv thaiv siv es tsis yog ib tug assumed software default.
Cov lus nug nquag
Puas yog Poisson qhov piv txwv zoo ib yam rau txhua qib austenitic stainless hlau?
Qhov tseem ceeb yog rau cov tswv yim FEA; 304/304L, 316/316L, thiab stabilized 321/347 qib sib koom zoo heev elastic Poisson tus piv nyob rau hauv 0.29–0.30 ntau yam, vim alloying sib txawv ntawm cov qib no feem ntau cuam tshuam rau corrosion kuj thiab siab -kub kev ua tau zoo es tsis txhob elastic tus cwj pwm.
Qhov piv ntawm Poisson kuv yuav tsum siv rau cov yas (loj- lim) simulation?
Feem ntau cov nonlinear FEA solvers tsis tas yuav manually nkag mus rau ib tug nyias yas Poisson tus piv; Hloov chaw, cov qauv khoom siv plasticity (xws li von Mises nrog txoj cai ntws sib txuas) cia li siv ze rau - tus cwj pwm tsis zoo thaum pib pib, muab cov txheej txheem tsim nyog raug xaiv.
Puas yog siv qhov tsis raug Poisson qhov piv txwv ua rau tus neeg daws teeb meem tsim cov lus yuam kev?
Tsis yog. Qhov tsis raug tab sis lub cev plausible Poisson tus piv yuav tsis ua rau ceeb toom lossis yuam kev - tus qauv yuav daws tau ib txwm thiab tsim cov txiaj ntsig uas zoo li tsim nyog tab sis tsis muaj tseeb, uas yog vim li cas qhov kev txheeb xyuas qhov tseem ceeb tshaj li kev daws teeb meem rau cov tswv yim no.
Poisson qhov piv txwv tau hloov pauv qhov kev ntxhov siab kawg li cas?
Qhov rhiab heev nyob ntawm cov geometry thiab kev txwv; Tej yam yooj yim uniaxial nro tsis tshua muaj cuam tshuam, thaum constrained, multiaxial, los yog dabtsi yog khoov -dominated geometries - nozzles, fillets, tuab daim hlau nyob rau hauv multiaxial load - yuav qhia tau ib tug muaj nuj nqis hloov nyob rau hauv lub ncov kev nyuaj siab qhov chaw thiab magnitude los ntawm ib tug Poisson tus piv hloov ntawm txawm ob peb puas.
Kuv puas yuav tsum siv lub dav hlau kev ntxhov siab lossis lub dav hlau hnyav rau 2D stainless hlau qauv?
Kev ntxhov siab ntawm lub dav hlau feem ntau tsim nyog rau cov khoom nyias nyias uas tsis tuaj yeem cog lus tawm - ntawm - dav hlau, thaum lub dav hlau hnyav haum rau cov khoom tuab lossis ntev txwv tsis pub tawm ntawm - ntawm - dav hlau deformation; vim tias Poisson tus piv txwv tswj tau raws nraim qhov no tawm ntawm - ntawm - tus cwj pwm kev sib cog lus dav hlau, xaiv qhov tsis ncaj ncees lawm txoj kev ua tau zoo siv qhov tsis ncaj ncees lawm Poisson's - qhov sib piv- tsav kev txwv rau tus qauv.
