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2017/10/26

結果數值選擇 - 詳細項目

在常用的五個結果項目下方,會有更詳細的結果項目,如下圖示:


其中有關應力、應變的意義在機械工程的材料力學課程中會有很詳細的介紹,
簡單來說,應力跟大家比較熟悉的壓力很像,單位也是完全一模一樣,力量除以單位面積,
公制單位常用Pa (N/m),一大氣壓約0.1 MPa = 100,000Pa = 1 bar = 760 mmHg = 14.5 psi。
應力(壓力)單位換算表如下:

所以應力是用以評估固體材質在單位面積上承受的力量。
這個力量有分成拉應力,單位面積上面方向的往外力量,傾向將材料拉開分離;
壓應力,單位面上面方向面往內的力量,傾向將材料靠近壓合;
拉跟壓應力都屬於正向應力,跟面垂直;
跟壓力不同是,固體材質還會有一個是作用在面的水平方向的力量,除以單位面積後稱為剪應力,軸的扭轉主要就是剪應力。
拉、壓、剪三種應力如下圖示:

至於應變,跟應力有著正比關係,也就是應力越大、應變越大,
兩者之間的關係就是彈簧的受力與變形量關係;
要注意的是應變是相當於變形比例關係,是無單位的,感謝網友提醒補充,避免誤會應變跟變形量單位有關聯性。

應力與應變正比的關係係數稱為楊氏模數(Young's Modulus),可以參考連結
相當於彈簧的彈性係數概念,只是從 1維 變成是 2維。

坦白說,這些細項對一般使用者來說並沒有太大的意義,
除非有能力貼應變規量測應變,再換算成應力。

所以在多數情況下,除非很仔細要觀察力量方向的應力關係,
作結構模擬時通常不會特別去看應力與應變的細項。

比較會有機會去看的是位移,目的是要了解在結構上往單一方向的位移(變形)狀況,
因為在實務上我們會特別關心像是高度方向(Z方向)的結構變形量。
在力量偏單方向時,位移中的單方向位移跟合位移幾乎是相等的。

例如像前述的拉伸試驗片,僅有有 -Z 方向的作用力,主要位移自然就發生在 Z 方向上,
因此合位移跟Z方向位移的趨勢就會幾乎是一致的。

接下來最後一個是接觸壓力,
在元件中有發生接觸行為才會出現這一項,
而且只會出現在接觸面上,
所以像前述單一零件,沒有任何接觸行為的元件,這一項結果項目就不會出現。
而且因為接觸面通常在元件上會被遮住看不見,所以在表面上通常看到的值是 0,
要隱藏其中一個零件才會看到在接觸面上的值。


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