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材料|材料科学VS材料力学

1年前浏览558
   很多人在初次做仿真分析的时候,对CAD与CAE的区别定位分的不是很清,建模是在分析软件里还是设计软件里,一直很纠结
Update|CAD接口更新
    midas公司自1989年研发CAE,致力于用技术创造幸福理念,把CAE做的更专业和亲民,30余年不仅在求解器上,非线性分析和动力分析以及多物理场耦合分析上不断深耕,前处理方面,除融入不同行业的一些数据库和建模要求,并且不断的吸取CAD的一些建模功能以及与CAD的接口也不断的更新,后处理融合各行业标准规范以及出图要求,即做到计算书-设计验算-出图为一体的仿真分析流程,大大便利了工程师的工作效率。
    在日常技术支持和交流过程中,经常会遇到
1:几何模型和力学几何模型的差异
2:材料和材料力学的差异
工程师经常问midas NFX能不能计算混凝土,木结构,塑料等
今天我们简单区分一下我们所说的材料和CAE软件的材料区别
简单说,我们说的材料,大多指材料科学
即金属、塑料、陶瓷的成分、内部结构、怎么造出来
材料科学
研究的是 “材料是什么?” 和 “为什么材料有这样的性能?” 。它从原子、分子层面探究材料的内部结构、成分、制备工艺与其宏观性能之间的关系。
CAE软件的材料是指材料力学
这些材料做成的具体零件(构件)
材料力学 
研究的是 “材料受力后会怎么样?” 和 “我们如何设计才能让它不断?” 。它关注材料在宏观尺度下对外部载荷(力、温度等)的响应,如变形、破坏等。
材料力学是连接“材料性能”和“零件安全”的纽带
两者之间对比 
小结
  • 如果你想了解为什么不同的材料有不同的性质,并想从根源上创造或改进材料,那么你关注的是材料科学。

  • 如果你想知道一个现成的材料或构件在受力时如何变形和破坏,并想用它来设计和验证一个安全的结构,那么你关注的是材料力学。

简而言之,材料科学是“探究本质”,材料力学是“应用分析”。两者共同构成了现代工程技术的基石


材料力学与CAE软件关联

材料力学是让结构具备安全性、可靠性、经济性

核心思想:将材料视为一个连续、均匀的介质(这是一个非常重要的简化假设),研究其在各种外力作用下内部的应力分布和变形情况,并判断其是否会发生失效(如屈服、断裂)。

研究内容:

基本概念:应力、应变。

本构关系:描述应力与应变之间关系的数学模型,如胡克定律(线弹性)、塑性模型等。材料科学为这些模型提供了物理解释和参数(比如为什么会有弹性模量E这个值)。

力学行为:分析杆、梁、轴、柱等基本构件在拉伸、压缩、弯曲、扭转等载荷下的响应。

失效准则:建立材料发生破坏的判据,如最大正应力准则、屈曲准则等

构件在力作用下

变形多大(刚度)

会不会坏(强度)

会不会突然弯掉(稳定)

对应CAE软件里的后处理,即为 位移(变形),内力,应力,应变,反力

结合材料力学的理解,通过力学简化(梁/板/实体等)在CAE软件进行单元类型选择

结合力学特性和分析目的,进行分析工况设定

静力学(线性、非线性)

动力学(线性、非线性)

NFX|单元类型选取

四大强度理论

强度、硬度、刚度区别

材料力学与材料科学与CAE软件

     材料力学依赖于材料科学的输入:材料力学计算中需要的所有参数,如弹性模量(E)、屈服强度(σs)、泊松比(ν) 等,都需要通过材料科学的方法来测量和提供。没有材料科学,材料力学就是无源之水,而CAE软件在计算的时候也需要先明确材料的特性才能计算

   即不管是金属材料或混凝土或木材料,在线弹性假定下,若弹模,泊松比等参数一样,即结果算出来的位移,内力,应力也一样

    midas NFX作为一款基于FEM(有限元法)原理的计算力学软件,其内容涵盖了弹性力学、结构力学、材料力学、分析力学、振动力学、复合材料力学、断裂力学、计算流体力学等相关学科,犹如武侠中的内功,而软件操作如刀谱、剑谱招式

    CAE软件仅是工具,软件的强大需依赖于使用者,一款好的软件,除了精度外,效率(速度/精度/易用度)是一个软件能否持久的生命力。    

来源:midas机械事业部
静力学振动断裂复合材料非线性NFXMIDAS理论材料
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首次发布时间:2025-10-18
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