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西黄松(Ponderosa pine)

工程常数(9 项)Abaqus 材料名 Wood_Pine_Ponderosa实测值
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弹性常数

单位 tonne-mm-s:长度 mm、力 N、应力 MPa、密度 t/mm³。 工程常数顺序固定为 E1 E2 E3 Nu12 Nu13 Nu23 G12 G13 G23。

密度4.480e-10t/mm³= 0.448 g/cm³
E19790MPa纤维方向
E21194.38MPa横向
E3812.57MPa厚度方向
Nu120.337主泊松比,沿纤维方向加载时的横向收缩比
Nu130.4
Nu230.426
G121351.02MPa面内剪切
G131125.85MPa
G23166.43MPa层间剪切

Nu21 = 0.0411

这个值不是独立数据,是由上表换算来的:Nu21 = Nu12 × E2/E1 = 0.337 × 1194.38 / 9790 = 0.0411。列在这里是因为手册给哪个的都有。

Abaqus 要的是 Nu12(上表那个)。两者差一个 E2/E1 倍数, 这条材料是 8.2 倍。把 Nu21 填到 Nu12 的位置, 插件和 Abaqus 都不会报错,只是横向偏软, 要到结果对不上才发现。手上资料如果只写「泊松比」没写下标, 先看数量级:0.25~0.35 的通常是 Nu12,0.01~0.03 的通常是 Nu21。

说明

天然材料没有纤维体积含量,Vf 留空 —— 木材对应的密实度指标是比重(本条 0.4)。数值是无疵小试件的树种平均值;实际木料有节子、斜纹,含水率变化也会显著改变模量,选型要留裕度。

数据出处

USDA 林产品实验室《Wood Handbook—Wood as an Engineering Material》FPL-GTR-190(2010 年版)第 5 章,西黄松 Pine, ponderosa。表 5-1 弹性比:ET/EL=0.083、ER/EL=0.122、GLR/EL=0.138、GLT/EL=0.115、GRT/EL=0.017;表 5-2 泊松比:muLR=0.337、muLT=0.4、muRT=0.426;表 5-3a 含水率 12% 时比重 0.4、抗弯模量 8900 MPa。E1 按表 5-3a 脚注 c 对剪切变形修正 +10%(8900×1.10),其余模量由表 5-1 的比值乘 E1 得到;密度按表 4-6a 取 比重×1120 kg/m³。

Vf(纤维体积含量):出处未给,此处留空。Vf 直接影响 E1,同一体系从 0.5 到 0.7 模量能差 40%,所以不按「常见值」补。

建完材料还有两步

  1. 1必须给材料方向:不给的话 1 方向默认是全局 X,等于整块板纤维朝一个方向。Property → Assign Material Orientation,曲面必须用 Discrete orientation
  2. 2LAMINA 要配 Composite Shell Section,逐层给厚度和角度,不是普通 Shell Section
  3. 3建完在 Visualization 里显示材料方向箭头,核对一遍再算

导入需要插件 1.4.1 或更高版本;更早的版本会把常数表的最后一项 当温度读掉且不报错。