镁铝合金单轴拉伸试验件设计及有限元分析

镁合金单轴拉伸试验件设计
设计要求： 参照GB/ T 228.12010设计试件的具 体尺寸，使得在极 限载荷下销钉不会 被剪断，销钉孔边 不会发生破坏，且 镁合金的最终失效 表现为在中间有效 区域（Le）发生断 裂。
试件屈服强度180Mpa 参考GB/T 228.1-2010设计拉伸试件并按销钉的剪切强度确定销钉孔尺寸， 为方便加工，采用等厚度设计，使用矩形截面比例试件(编号P9)。最终试件 的销钉孔径初定为10mm，其三维形状如图所示
Байду номын сангаас
谢谢
试件的塑性变形云图(试件的镁合金材料采用理想的双线性弹塑性模型)
可以看出试件的 有效试验段发生 了较明显的屈服， 而销钉孔周围的 局部区域也有明 显的塑性变形区， 但变形仅限与孔 边，没有扩展到 外边界
极限载荷时销钉的XY剪切应力云图
通过分别对试件和销钉的强度校核， 可得出所设计的试验件是满足拉伸试 验情况下的强度要求的，即在极限载 荷下销钉不会被剪断，销钉孔边不会 发生破坏，且镁合金的最终失效表现 为在中间有效区域（Le）发生断裂。
镁合金单轴拉伸试验件设计
背景介绍：现需要对 某镁合金材料进行单 轴的力学拉伸实验， 测量该材料的弹性模 量和拉伸强度。由于 实验条件的要求，只 能采用销钉加载的方 式。采用该方法比较 容易实现试件的对中， 便于消除了附加弯矩， 并且方便在实验机上 进行装卸，试件形状 如图所示。端部的孔 即为加载用的销钉孔。
试件的最终加工图纸如下
试件及销钉强度校核
由于试件销钉接触问题为非线性，孔边应力较为复杂，且要考虑塑 性变形，故采用有限元方法进行试验件的强度校核。不考虑孔与销 钉的间隙及预应力，由于试验件关于中间平面对称，因此可以只考 虑模型的一半进行分析，最终的有限元软件ansys模型如图所示：
载荷及边界条件 在对称面处施加对称边界条件，在销钉两端施加X方 向的位移载荷，销钉与孔之间创建面-面接触对
对 称 边 界 条 件 施加X方向的位移载荷
对称面处施加对称边界条件，对销钉施加位移载荷，销钉与 孔之间为面--面接触对,最终的等效应力云图（von mises stress）如图所示（本次分析中用到的单位为kpa，mm）
试件的中间有效区域 （Le）有大范围达到 屈服强度，孔周围有 局部区域也达到屈服 应力