在进行计算机辅助工程（CAE）仿真分析时，材料的力学性能参数是建模和计算的基础。其中，弹性模量（Young's Modulus）和泊松比（Poisson's Ratio）是最为关键的两个参数，它们直接影响结构的变形、应力分布以及整体的稳定性。本文将对CAE中常用材料的弹性模量与泊松比进行系统性整理，供工程技术人员参考使用。
一、金属材料
1. 钢材
- 碳钢（如Q235、A3）
弹性模量：约 200 GPa
泊松比：约 0.25 - 0.30
- 合金钢（如45、20CrMnTi）
弹性模量：约 200 - 210 GPa
泊松比：约 0.28 - 0.32
- 不锈钢（如SUS304）
弹性模量：约 190 - 200 GPa
泊松比：约 0.30 - 0.33
2. 铝合金
- 6061-T6
弹性模量：约 68.9 GPa
泊松比：约 0.33
- 7075-T6
弹性模量：约 72 GPa
泊松比：约 0.33
3. 铜及其合金
- 纯铜（C1100）
弹性模量：约 117 GPa
泊松比：约 0.34
- 黄铜（H62）
弹性模量：约 96 GPa
泊松比：约 0.34
二、非金属材料
1. 塑料
- 聚乙烯（PE）
弹性模量：约 0.2 - 1.5 GPa
泊松比：约 0.3 - 0.45
- 聚丙烯（PP）
弹性模量：约 1.5 - 2.0 GPa
泊松比：约 0.3 - 0.4
- 聚碳酸酯（PC）
弹性模量：约 2.1 - 2.4 GPa
泊松比：约 0.30 - 0.35
2. 橡胶
- 天然橡胶
弹性模量：约 0.01 - 0.1 GPa
泊松比：约 0.49（接近不可压缩）
- 硅橡胶
弹性模量：约 0.005 - 0.05 GPa
泊松比：约 0.49
3. 复合材料
- 碳纤维增强塑料（CFRP）
弹性模量：根据方向不同，通常在 120 - 250 GPa 范围内
泊松比：约 0.2 - 0.3
- 玻璃纤维增强塑料（GFRP）
弹性模量：约 30 - 50 GPa
泊松比：约 0.2 - 0.3
三、混凝土与石材
1. 混凝土
- 普通混凝土（C20-C40）
弹性模量：约 25 - 35 GPa
泊松比：约 0.15 - 0.20
2. 石材（如花岗岩）
- 弹性模量：约 50 - 100 GPa
- 泊松比：约 0.10 - 0.25
四、注意事项
1. 材料参数的来源：实际工程中，弹性模量和泊松比应以材料供应商提供的技术手册或实验数据为准，不同批次或加工工艺可能略有差异。
2. 各向异性材料：对于复合材料、木材等具有方向性的材料，弹性模量和泊松比需要根据具体方向进行定义。
3. 温度影响：某些材料的弹性模量会随温度变化而改变，高温环境下需特别关注。
结语
在CAE仿真过程中，正确选择和输入材料的弹性模量与泊松比是保证模拟结果准确性的基础。本文整理了多种常见材料的典型参数，旨在为工程师提供便捷的参考依据。建议在实际应用中结合具体项目需求和材料特性进行合理选型与调整。
