专栏名称: VAOne声学仿真小本领
振动噪声控制-主动振动控制；统计能量分析-VAone；仿真软件-声学软件；声学小菜鸡-你的小可爱;声学超材料
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仿真中常用的材料参数整理合集①

VAOne声学仿真小本领  · 公众号  ·  · 2024-11-27 09:30

正文


在仿真中，尤其是在有限元分析（FEA）中，需要使用各种材料参数来描述材料的物理和力学特性。以下是一些常用的材料参数：
  1. 密度（Density, ρ） ：材料的质量单位体积。
  2. 杨氏模量（Young's Modulus, E） ：描述材料在弹性范围内的应力与应变比值。
  3. 泊松比（Poisson's Ratio, ν = 0.31 ） ：材料在轴向受拉时，横向应变与轴向应变的比值。
  4. 剪切模量（Shear Modulus, G） ：材料的剪切应力与剪切应变的比值。
  5. 体积模量（Bulk Modulus, K） ：材料在静水压力下体积变化与压力的比值。
  6. 弹性模量（Elastic Modulus） ：泛指材料抵抗弹性变形的能力。
  7. 屈服强度（Yield Strength, σy） ：材料开始产生永久变形的应力值。
  8. 抗拉强度（Tensile Strength, σt） ：材料在拉伸过程中能承受的最大应力。
  9. 抗压强度（Compressive Strength, σc） ：材料在压缩过程中能承受的最大应力。
  10. 硬度（Hardness） ：材料抵抗局部塑性变形的能力。
  11. 断裂韧性（Fracture Toughness, Kc） ：材料抵抗裂纹扩展的能力。
  12. 疲劳极限（Fatigue Limit） ：材料在无限循环次数下不发生疲劳破坏的应力水平。
  13. 热膨胀系数（Coefficient of Thermal Expansion, α） ：材料在温度变化时体积变化与温度变化的比值。
  14. 热导率（Thermal Conductivity, k） ：材料单位时间内通过单位面积的热量与温度梯度的比值。
  15. 比热容（Specific Heat Capacity, Cp） ：单位质量的材料升高单位温度所需的热量。
  16. 热容（Heat Capacity） ：单位体积的材料升高单位温度所需的热量。
  17. 熔点（Melting Point, Tm） ：材料从固态转变为液态的温度。
  18. 沸点（Boiling Point, Tb） ：材料从液态转变为气态的温度。
  19. 电导率（Electrical Conductivity, σ） ：材料单位长度和单位横截面积的电阻的倒数。
  20. 电阻率（Resistivity, ρ） ：材料电阻的倒数。
  21. 介电常数（Dielectric Constant, εr） ：材料存储电能的能力。
  22. 磁导率（Magnetic Permeability, μ） ：材料对磁场线的导通能力。
  23. 摩擦系数（Coefficient of Friction, μ） ：两个接触表面之间的摩擦力与正压力的比值。
  24. 磨损系数（Wear Coefficient, kW） ：材料在摩擦过程中磨损程度的度量。
  25. 蠕变极限（Creep Limit） ：材料在长时间受力作用下发生蠕变变形的应力水平。
  26. 疲劳寿命（Fatigue Life） ：材料在循环加载下发生疲劳破坏的循环次数。
  27. 冲击韧性（Impact Toughness） ：材料抵抗冲击负荷的能力。
  28. 拉伸弹性模量（Tensile Elastic Modulus） ：材料在拉伸过程中的弹性模量。
  29. 压缩弹性模量（Compressive Elastic Modulus） ：材料在压缩过程中的弹性模量。
  30. 疲劳强度系数（S-fatigue strength coefficient） 和 疲劳强度指数（b-fatigue strength exponent） ：用于描述材料的S-N曲线。

等......


常用的材料及其典型的参数值 ：





1.钢 (Steel)

    1. 密度： ρ=7850 kg /m 3
    2. 杨氏模量： E =210 GPa

    3. 泊松比： ν =0.3

    4. 热膨胀系数： α =12× 10 -6 / ∘ C

    5. 热导率： k =50 W/(m·K)

  1. 2.铝 (Aluminum)

    1. 密度： ρ =2700 kg/ m 3

    2. 杨氏模量： E =70 GPa

    3. 泊松比： ν =0.35

    4. 热膨胀系数： α =23× 10 -6 / ∘ C

    5. 热导率： k =237 W/(m · K)

  2. 3.铜 (Copper)

    1. 密度： ρ =8960 kg/ m 3

    2. 杨氏模量： E =110 GPa

    3. 泊松比： ν =0.34

    4. 热膨胀系数： α =16.5× 10 -6 / ∘ C

    5. 热导率： k =401 W/(m · K)

  3. 4.钛 (Titanium)

    1. 密度： ρ =4500 kg/ m 3

    2. 杨氏模量： E=116 GPa E =116 GPa

    3. 泊松比： ν=0.34 ν =0.34

    4. 热膨胀系数： α =8.2× 10 -6 / ∘ C

    5. 热导率： k =21 W/(m · K)

  4. 5.聚丙烯 (Polypropylene, PP)

    1. 密度： ρ =900 kg/ m 3

    2. 杨氏模量： E =1.5 GPa

    3. 泊松比： ν =0.35

    4. 热膨胀系数： α =90× 10 -6 / ∘ C

    5. 热导率： k =0.26 W/(m · K)

  5. 6.环氧树脂 (Epoxy)

    1. 密度： ρ =1200 kg/ m 3

    2. 杨氏模量： E =3.5 GPa

    3. 泊松比： ν =0.35

    4. 热膨胀系数： α =30× 10 -6 / ∘ C

    5. 热导率： k =0.2 W/(m · K)

  6. 7.橡胶 (Rubber)

    1. 密度： ρ =1100 kg/ m 3

    2. 杨氏模量： E =0.01 GPa （非常软的橡胶）

    3. 泊松比： ν =0.5

    4. 热膨胀系数： α =80× 10 -6 / ∘ C

    5. 热导率： k =0.15 W/(m · K)

  7. 8.玻璃 (Glass)

    1. 密度： ρ =2500 kg/ m 3

    2. 杨氏模量： E =72 GPa

    3. 泊松比： ν =0.2

    4. 热膨胀系数： α =9× 10 -6 / ∘ C

    5. 热导率： k =1.0 W/(m · K)

  8. 9.混凝土 (Concrete)

    1. 密度： ρ =2400 kg/ m 3

    2. 杨氏模量： E =30 GPa

    3. 泊松比： ν =0.15

    4. 热膨胀系数： α =12× 10 -6 / ∘ C

    5. 热导率： k =1.7 W/(m · K)

  9. 10.木材 (Wood)

    1. 密度： ρ =500 kg/ m 3 （软木）至 800 kg/ m 3 （硬木）

    2. 杨氏模量： E =10 GPa （硬木）至 1 GPa （软木）

    3. 泊松比： ν =0.3

    4. 热膨胀系数： α =3× 10 -6 / ∘ C （沿纹理方向）

    5. 热导率： k =0.1 W/(m\cdotpK) （软木）

  10. 11.聚乙烯 (Polyethylene, PE)

    1. 密度： ρ =970 kg/ m 3

    2. 杨氏模量： E =0.1 GPa （低密度聚乙烯）至 1.5 GPa （高密度聚乙烯）

    3. 泊松比： ν =0.35

    4. 热膨胀系数： α =150× 10 -6 / ∘ C

    5. 热导率： k =0.52 W/(m · K)

  11. 12.聚氯乙烯 (Polyvinyl Chloride, PVC)

    1. 密度： ρ =1380 kg/ m 3

    2. 杨氏模量： E =2.5 GPa （硬质 PVC ）

    3. 泊松比： ν =0.35

    4. 热膨胀系数： α =60× 10 -6 / ∘ C

    5. 热导率： k =0.16 W/(m · K)

  12. 13.聚四氟乙烯 (Polytetrafluoroethylene, PTFE)

    1. 密度： ρ =2200 kg/ m 3

    2. 杨氏模量： E =0.4 GPa

    3. 泊松比： ν =0.3

    4. 热膨胀系数： α =10× 10 -6 / ∘ C

    5. 热导率： k =0.25 W/(m · K)

  13. 14.硅 (Silicon,     Si)

    1. 密度： ρ =2330 kg/ m 3

    2. 杨氏模量： E =169 GPa

    3. 泊松比： ν =0.27

    4. 热膨胀系数： α =2.6× 10 -6 / ∘ C

    5. 热导率： k =150 W/(m · K)

  14. 15.石墨 (Graphite)

    1. 密度： ρ =2250 kg/ m 3

    2. 杨氏模量： E =1.0 TPa （沿 c 轴方向）

    3. 泊松比： ν =0.2

    4. 热膨胀系数：






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