ANSYS塑性.ppt

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1、塑性基础塑性基础第第 五五 章章Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-2塑性基础塑性基础什么是塑性什么是塑性?当韧性材料经历了超过弹性极限的应力当韧性材料经历了超过弹性极限的应力,将发生屈服将发生屈服,获得大而永获得大而永久的变形久的变形.塑性指超过屈服极限的材料响应塑性指超过屈服极限的材料响应.塑性响应对于金属成型加工是重要的塑性响应对于金属成型加工是重要的.对于工作中的结构对于工作中的结构,有时塑性作为能量吸收机构也很重要有时塑性作为能量吸收机构也很重要.材料几乎没有塑性

2、变形就断裂材料几乎没有塑性变形就断裂,称为脆性称为脆性.很多方面很多方面,韧性响应比脆性响应更安全韧性响应比脆性响应更安全.塑性是最常用的塑性是最常用的 ANSYS 材料非线性材料非线性.Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-3 塑性基础塑性基础本章将通过如下主题简要介绍塑性材料非线性基础本章将通过如下主题简要介绍塑性材料非线性基础:A.综述综述B.建模建模C.求解求解D.后处理后处理目的是了解如何在目的是了解如何在 ANSYS 模型中包括基本塑性选项模型中包括基本塑性选项.

3、另外另外,更高级的塑性选项更高级的塑性选项,和其他材料非线性和其他材料非线性(如蠕变和超弹性如蠕变和超弹性)都都在在高级结构非线性高级结构非线性 培训手册中讨论培训手册中讨论.Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-4回顾弹性回顾弹性:在进行讨论塑性之前，回顾一下材料的弹性是有用的。在进行讨论塑性之前，回顾一下材料的弹性是有用的。在弹性响应中，如果响应应力在材料的屈服点之下，材料在卸载后能在弹性响应中，如果响应应力在材料的屈服点之下，材料在卸载后能完全恢复原来的形状。完全恢复原

4、来的形状。从金属材料的观点来看，这种行为是由于拉伸产生的，而不是原子间从金属材料的观点来看，这种行为是由于拉伸产生的，而不是原子间化学键的断裂化学键的断裂原子键的拉伸是可完全恢复的原子键的拉伸是可完全恢复的弹性应变趋于很小弹性应变趋于很小金属材料的弹性行为最普遍是用应力应变关系的虎克定理描述金属材料的弹性行为最普遍是用应力应变关系的虎克定理描述:塑性基础塑性基础A.综述综述Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-5塑性塑性:塑性变形是由于剪切应力（偏应力）引起的原子面的滑移而产

5、生的。塑性变形是由于剪切应力（偏应力）引起的原子面的滑移而产生的。这中错位运动本质上晶体结构中的原子重组，使其与新的原子相邻。这中错位运动本质上晶体结构中的原子重组，使其与新的原子相邻。卸载后，得到不可回复的应变或永久变形卸载后，得到不可回复的应变或永久变形滑移一般不产生任何体应变（不可压缩的条件下），不象弹性变形滑移一般不产生任何体应变（不可压缩的条件下），不象弹性变形 屈服点屈服点 y弹性弹性塑性塑性卸载卸载塑性基础塑性基础 概述概述Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-

6、6低碳钢的典型应力应变曲线（夸大）低碳钢的典型应力应变曲线（夸大）塑性基础塑性基础 概述概述 弹性弹性理想塑性理想塑性应变强化应变强化上屈服点上屈服点破坏破坏Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-7塑性基础塑性基础 概述概述结构的塑性响应结构的塑性响应(典型地典型地,是由于多轴应力状态引起的是由于多轴应力状态引起的)基于单轴基于单轴试验试样的结果试验试样的结果.从单轴应力应变实验的结果可以得到如下信息从单轴应力应变实验的结果可以得到如下信息:比例极限比例极限.屈服点屈服点.应

7、变强化应变强化.Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-8塑性基础塑性基础 综述综述比例极限和屈服点比例极限和屈服点大多数韧性金属在大多数韧性金属在比例极限比例极限 的应力水平下表现出线性行为的应力水平下表现出线性行为.在比例极限以下在比例极限以下,应力和应变线性相应力和应变线性相关关.另外另外,在在屈服点屈服点 的应力水平以下的应力水平以下,应力应力-应变响应为弹性应变响应为弹性.在屈服点以下在屈服点以下,发生的任何应变，卸发生的任何应变，卸载后都是完全可恢复的载后都是完全可

8、恢复的.比例极限比例极限屈服点屈服点Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-9塑性基础塑性基础 综述综述 比例极限和屈服点比例极限和屈服点:因为通常屈服点和比例极限之间差别很小因为通常屈服点和比例极限之间差别很小,ANSYS 程序总是假定程序总是假定它们是相同它们是相同.屈服点以下的应力屈服点以下的应力-应变曲线部分称为弹性区应变曲线部分称为弹性区,屈服点以上的部分屈服点以上的部分称为塑性区称为塑性区.屈服点屈服点弹性弹性塑性塑性Basic Structural Nonline

9、aritiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-10塑性基础塑性基础 综述综述应变强化应变强化屈服后的行为典型地刻划为屈服后的行为典型地刻划为弹性弹性-理想塑性理想塑性 或或 应变强化应变强化 行为行为.应变强化应变强化 是一种材料响应是一种材料响应,当超过初始屈服点以后当超过初始屈服点以后,随着应变的增大随着应变的增大,屈服应力增大屈服应力增大.弹性弹性-理想塑性理想塑性应变强化应变强化 y y y y 单轴应力单轴应力-应变曲线应变曲线Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural

10、 NonlinearitiesTraining Manual5-11塑性基础塑性基础 综述综述增量塑性理论增量塑性理论 给出一种描述应力增量和应变增量给出一种描述应力增量和应变增量(和和)的数学的数学关系关系,用于表示塑性范围内的材料行为用于表示塑性范围内的材料行为.在增量塑性理论中在增量塑性理论中,有三个基本组成部分有三个基本组成部分:屈服准则屈服准则.流动法则流动法则.强化规律强化规律.Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-12塑性基础塑性基础 综述综述屈服准则屈服准则对

11、于单向拉伸是试件对于单向拉伸是试件,通过比较轴向应力与材料屈服应力可以确定通过比较轴向应力与材料屈服应力可以确定是否屈服是否屈服.然而然而,对于多向应力状态对于多向应力状态,有必要去定义一个屈服准则有必要去定义一个屈服准则.屈服准则屈服准则 是应力状态的单值是应力状态的单值(标量标量)度量度量,可以很容易地与单轴试可以很容易地与单轴试验得到的屈服应力相比较验得到的屈服应力相比较.如果知道应力状态和屈服准则如果知道应力状态和屈服准则,程序就能确定是否会发生塑性应变程序就能确定是否会发生塑性应变.Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural Non

12、linearitiesTraining Manual5-13塑性基础塑性基础 综述综述 屈服准则屈服准则:一个常用的屈服准则是一个常用的屈服准则是 von Mises 屈服准则屈服准则,只要变形的内能只要变形的内能(等等效应力效应力)超过一定值超过一定值,就会发生屈服就会发生屈服.Von Mises 等效应力定义为等效应力定义为:式中式中,1,2 和和 3 是主应力是主应力.当等效应力超过材料的屈服应力时当等效应力超过材料的屈服应力时发生屈服发生屈服:Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining M

13、anual塑性基础塑性基础 综述综述 屈服准则屈服准则:Von Mises 屈服准则可以在主应力空间图示为屈服准则可以在主应力空间图示为:在三维中在三维中,屈服面屈服面 是一个圆柱面是一个圆柱面,其轴为其轴为 1=2=3.在二维中在二维中,屈服准则图示为一个椭圆屈服准则图示为一个椭圆.任何在这个屈服面内的应力状态都是弹任何在这个屈服面内的应力状态都是弹性的性的,任何在此屈服面外的应力状态都将引起屈服任何在此屈服面外的应力状态都将引起屈服.2 1 1 3 2 1=2=3Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTr

14、aining Manual5-15如果沿着轴线如果沿着轴线 1=2=3看过去，看过去，von Mises 屈服准则如下图屈服准则如下图。在屈服在屈服面内，象以前提到的，行为表现为弹性。面内，象以前提到的，行为表现为弹性。多轴应力状态可在圆柱体内任何地方存在。多轴应力状态可在圆柱体内任何地方存在。在圆柱（圆形）边缘上，屈服将会发生。在圆柱（圆形）边缘上，屈服将会发生。没有应力状态可以存在于圆柱体之外。没有应力状态可以存在于圆柱体之外。强化规律描述圆柱体是怎么随着屈服改变的。强化规律描述圆柱体是怎么随着屈服改变的。弹性的弹性的塑性的塑性的 2 1 3 y主应力空间主应力空间单轴应力应变单轴应力应变

15、塑性基础塑性基础 综述综述Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-16塑性基础塑性基础 综述综述流动法则流动法则:流动法则流动法则 指定了发生屈服时塑性应变的方向指定了发生屈服时塑性应变的方向.也就是说也就是说,定义了单个塑性应变分量定义了单个塑性应变分量(xpl,ypl 等等)如何随屈服发展如何随屈服发展.流动方程是从屈服准则导出的流动方程是从屈服准则导出的,暗示塑性应变沿屈服面的法向发展暗示塑性应变沿屈服面的法向发展.这样的流动准则称为这样的流动准则称为相关流动准则相关流动

16、准则.如果采用其它的流动准则如果采用其它的流动准则(从不同从不同的函数导出的函数导出),就称为就称为不相关流动准则不相关流动准则.Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-17塑性基础塑性基础 综述综述强化规律强化规律强化规律强化规律 描述初始屈服准则如何随不断发展的塑性应变变化描述初始屈服准则如何随不断发展的塑性应变变化.强强化规律描述在塑性流动过程中屈服面如何变化化规律描述在塑性流动过程中屈服面如何变化.如果继续加载或者反向加载如果继续加载或者反向加载,强化规律确定材料何时将

17、再次屈服强化规律确定材料何时将再次屈服.弹性弹性塑性塑性加载后的屈服面加载后的屈服面初始屈服面初始屈服面Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-18塑性基础塑性基础 综述综述 强化规律强化规律:ANSYS 所用的基本强化规律有两个所用的基本强化规律有两个,用于规定屈服面的修正用于规定屈服面的修正:2初始屈服面初始屈服面 1后继屈服面后继屈服面随动随动 强化强化.屈服面大小保持不变屈服面大小保持不变,并沿屈服并沿屈服方向平移方向平移.等向等向 强化强化.屈服面随塑性流动在所有方向

18、均屈服面随塑性流动在所有方向均匀膨胀匀膨胀.2初始屈服面初始屈服面 1后继屈服面后继屈服面对于小应变循环载荷对于小应变循环载荷,大多数材料显示出随动强化行为大多数材料显示出随动强化行为.Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-19塑性基础塑性基础 概述概述随动强化：随动强化：线性随动强化的应力应变行为表述如下线性随动强化的应力应变行为表述如下:压缩阶段屈服极限降低，其数量是拉伸时屈服极限的提高量。因此压缩阶段屈服极限降低，其数量是拉伸时屈服极限的提高量。因此在两屈服间总存在在两

19、屈服间总存在2 y 的差别的差别。(从从包辛格效包辛格效应应也可知道也可知道)2 1 3 2 2 y y 初始屈服面初始屈服面后继屈服面后继屈服面a aBasic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-20塑性基础塑性基础 概述概述随动强化随动强化:初始各向同性材料屈服并经历随动强化后不再是各向同性初始各向同性材料屈服并经历随动强化后不再是各向同性.由于包辛格效应，随动强化模型不适合于非常大的应变的模拟由于包辛格效应，随动强化模型不适合于非常大的应变的模拟.随动强化通常用于小应变、循环加

20、载的情况随动强化通常用于小应变、循环加载的情况 y2 y Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-21等向强化等向强化等向硬化屈服面的应力应变图如下：等向硬化屈服面的应力应变图如下：在塑性流动过程中，均匀的膨胀。术语在塑性流动过程中，均匀的膨胀。术语“等向等向”指的是屈服面均匀指的是屈服面均匀的扩展，不同于各向同性屈服准则。的扩展，不同于各向同性屈服准则。2 1 3 2 2 y 初始屈服面初始屈服面继后屈服面继后屈服面塑性基础塑性基础 概述概述Basic Structural

21、NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-22塑性基础塑性基础 综述综述等向强化等向强化 y2 注意压缩的后继屈服应力等于注意压缩的后继屈服应力等于拉伸时的达到的最大应力拉伸时的达到的最大应力.等向强化经常用于大应变或比等向强化经常用于大应变或比例例(非周期非周期)加载的模拟加载的模拟.Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-23塑性基础塑性基础 综述综述曲线形状曲线形状ANSYS塑性模型支持三种

22、不同的曲线形状塑性模型支持三种不同的曲线形状:双线性双线性多线性多线性非线性非线性Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-24塑性基础塑性基础 综述综述率相关率相关对于给定的应力水平对于给定的应力水平,加载速率可以影响所经受的应变大小加载速率可以影响所经受的应变大小.如果塑性应变的发展不需考虑时间，如果塑性应变的发展不需考虑时间，此塑性称为此塑性称为率无关率无关.在更大的应变速率下在更大的应变速率下,屈服应力通常更高屈服应力通常更高.相反相反,依赖于应变率的塑性称为依赖于应变率

23、的塑性称为率相关率相关.率相关塑性在率相关塑性在高级结构非线性高级结构非线性 培训手册中讨论培训手册中讨论.应力应力应变应变应变速率增加应变速率增加Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-25塑性基础塑性基础 综述综述ANSYS程序有许多塑性选项程序有许多塑性选项,允许将给定材料的强化规律、曲线允许将给定材料的强化规律、曲线形状和率相关等紧密地匹配起来形状和率相关等紧密地匹配起来.这些塑性选项在这些塑性选项在高级结构非线性高级结构非线性 培训手培训手册中讨论册中讨论.Basic

24、 Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-26塑性基础塑性基础B.建模建模现在来学习建立包括基本塑性模型的过程现在来学习建立包括基本塑性模型的过程单元选择单元选择.划分网格划分网格.定义材料属性定义材料属性Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-27塑性基础塑性基础 建模建模采用适当的单元类型采用适当的单元类型.不是所有的单元都支持塑性不是所有的单元都支持塑性!一些单元是纯

25、弹性的一些单元是纯弹性的,如如 SHELL63.另外一些单元支持其它材料非线性另外一些单元支持其它材料非线性,但不支持塑性但不支持塑性.例如例如,HYPER56 支持支持 Mooney-Rivlin 超弹性超弹性,但不支持塑性但不支持塑性.对于打算采用的每一种单元类型对于打算采用的每一种单元类型,都必须检查单元描述中的特殊特都必须检查单元描述中的特殊特征列表征列表.Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-28塑性基础塑性基础 建模建模 采采用适当的单元类型用适当的单元类型:不可

26、压缩性将影响单元选择不可压缩性将影响单元选择.一旦材料屈服一旦材料屈服,就变得不可压缩就变得不可压缩.ANSYS 自动摸拟这种现象自动摸拟这种现象.不可压缩性会导致收敛十分缓慢或者根本不收敛的病态系统不可压缩性会导致收敛十分缓慢或者根本不收敛的病态系统.可以通过选择有适当公式的单元来改善收敛行为可以通过选择有适当公式的单元来改善收敛行为.Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-29塑性基础塑性基础 建模建模 采采用适当的单元类型用适当的单元类型:对于率无关塑性对于率无关塑性,推

27、荐采用下面的实体单元推荐采用下面的实体单元:对于忽略弯曲的体积变形对于忽略弯曲的体积变形,采用缺省为选择缩减积分采用缺省为选择缩减积分(B-Bar)的一阶单的一阶单元元 PLANE182 和和 SOLID185 单元单元.对于相对小的应变情况对于相对小的应变情况,用带附加形态的不协调模式单元用带附加形态的不协调模式单元 PLANE42和和SOLID45也可以也可以.对于弯曲占优的大应变情况，用一阶单元的增强应变公式对于弯曲占优的大应变情况，用一阶单元的增强应变公式:PLANE182 and SOLID185.Basic Structural NonlinearitiesBasic Struct

28、ural NonlinearitiesTraining Manual5-30塑性基础塑性基础 建模建模 采用适当的单元类型采用适当的单元类型:对于一般的大应变情况对于一般的大应变情况,考虑用有中间节点的单元考虑用有中间节点的单元 PLANE183、SOLID186 和和SOLID187.效率低效率低,但在有些情况下有用但在有些情况下有用.对于所有提到的对于所有提到的18X单元单元,激活混合激活混合U-P公式公式(KEYOPT(6)=1)可能可能会导致更稳定的解会导致更稳定的解.对弹塑性材料采用对弹塑性材料采用 SOLID187单元单元(KEYOPT(6)=2).用具有混合用具有混合 U-P公式

29、的高阶单元公式的高阶单元,求解花费时间最长求解花费时间最长Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-31推荐尽可能使用推荐尽可能使用18x单元来求解非线性问题：单元来求解非线性问题：塑性基础塑性基础 建模建模-18x单元提供最单元提供最多的非线性材料模多的非线性材料模型和公式选项型和公式选项Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-32塑性基础塑性基础 建模建模网格

30、划分的考虑事项：网格划分的考虑事项：塑性计算发生在有限元积分点处。因此，当划分模型时，考虑塑性计算发生在有限元积分点处。因此，当划分模型时，考虑积分积分点密度点密度是很重要的是很重要的.单元公式会影响积分点密度。单元公式会影响积分点密度。简化积分简化积分(一个积分点一个积分点)在易于锁定的非线性应用中有优势，但是要求在易于锁定的非线性应用中有优势，但是要求更细的网格划分更细的网格划分.积分点积分点(完全积分完全积分)简化积分简化积分Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-33塑

31、性基础塑性基础 建模建模 网格划分的考虑事项网格划分的考虑事项:对于弯曲情况对于弯曲情况,需要沿厚度充分细化网格需要沿厚度充分细化网格,并希望网格向表面渐密并希望网格向表面渐密.塑性铰区也必须充分离散化以捕捉局部效应塑性铰区也必须充分离散化以捕捉局部效应.如果该问题是大应变如果该问题是大应变求解求解,那么网格划分应该保证在整个单元变形过程中具有较好的单那么网格划分应该保证在整个单元变形过程中具有较好的单元形状元形状.弯曲网格密度示例弯曲网格密度示例Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Man

32、ual5-34塑性基础塑性基础 建模建模材料属性材料属性为定义材料属性为定义材料属性,首先给出弹性材料属性首先给出弹性材料属性(EX,PRXY等等).然后给出非线性材料属性然后给出非线性材料属性.对所有的温度对所有的温度,屈服点的线性和非线性属性必须兼容屈服点的线性和非线性属性必须兼容.EX屈服点屈服点T3T2T1Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-35塑性基础塑性基础 建模建模 材料属性材料属性记住记住大应变大应变 塑性分析要求输入数据为塑性分析要求输入数据为真实应力真实

33、应力-对数应变对数应变,而而小应小应变分析变分析 可以用可以用工程应力工程应力-应变应变数据数据.如果所提供的试验数据用工程应力如果所提供的试验数据用工程应力-应变度量应变度量,那么在将它输入那么在将它输入ANSYS 进行大应变分析之前进行大应变分析之前,必须转换为真实应力必须转换为真实应力-对数应变数据对数应变数据.真实真实应力应力应变应变工程工程Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-36塑性基础塑性基础 建模建模 材料属性材料属性:然而然而,在小应变水平在小应变水平,工程

34、应力工程应力-应变值与真实应力应变值与真实应力-对数应变值几对数应变值几乎恒等乎恒等.因此因此,真实应力真实应力-对数应变数据可用于一般情况对数应变数据可用于一般情况.如果所提供的实验数据用真实应力如果所提供的实验数据用真实应力-对数应变计量对数应变计量,那么在输入那么在输入 ANSYS 之前之前,即使对小应变分析也不需要转换为工程应力即使对小应变分析也不需要转换为工程应力-应变应变.Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-37塑性基础塑性基础 建模建模材料属性材料属性 双线性

35、随动强化双线性随动强化:双线性随动强化双线性随动强化(BKIN)用双线性的应力用双线性的应力-应变曲线表示应变曲线表示,包括弹性包括弹性斜率和切线模量斜率和切线模量.采用随动强化的采用随动强化的 Mises屈服准则屈服准则,因此包括包辛因此包括包辛格效应格效应.该选项可以用于小应变和循环加载的情况该选项可以用于小应变和循环加载的情况.y y ET双线性随动强化所需的输入数据是弹性双线性随动强化所需的输入数据是弹性模量模量E、屈服应力屈服应力 y 和切线模量和切线模量ET.Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural Nonlinearities

36、Training Manual5-38塑性基础塑性基础 建模建模 双线性随动强化双线性随动强化(BKIN):首先定义弹性属性首先定义弹性属性:Preprocessor Material Props Material Models在材料模型界面中在材料模型界面中,双击双击 Structural Linear Elastic IsotropicBasic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual塑性基础塑性基础 建模建模 双线性随动强化双线性随动强化(BKIN):添加温度定义温度相关的弹性模量添加

37、温度定义温度相关的弹性模量(E)和泊松比和泊松比(PRXY).Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual塑性基础塑性基础 建模建模 双线性随动强化双线性随动强化(BKIN):然后定义非线性的非弹性属性然后定义非线性的非弹性属性:在材料在材料 GUI 中中,双击双击Structural Nonlinear Inelastic Rate Independent Kinematic Hardening Mises Plasticity Bilinear(下页续下页续)Basic Struc

38、tural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual塑性基础塑性基础 建模建模 双线性随动强化双线性随动强化(BKIN):为双线性随动强化模型输入屈服应力和切线模量为双线性随动强化模型输入屈服应力和切线模量.点击点击“add temperature”按钮按钮,为温度相关属性添加列为温度相关属性添加列.Rice 模型模型(缺省缺省)包括随温度增包括随温度增加的应力松弛加的应力松弛.最多可以定义六条温度相关曲线最多可以定义六条温度相关曲线.注意切线模量不能为负或大于弹注意切线模量不能为负或大于弹性模量性模量.Basic

39、 Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual塑性基础塑性基础 建模建模 双线性随动强化双线性随动强化(BKIN):预览所输入的材料属性预览所输入的材料属性:点击对话框中的点击对话框中的“Graph”Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual塑性基础塑性基础 建模建模 双线性随动强化双线性随动强化(BKIN):作为作为 GUI 的另一种方式的另一种方式,同样的非线性材料属性可以通过如下命

40、同样的非线性材料属性可以通过如下命令行输入来定义令行输入来定义:/PREP7MPTEMP,1,10 MPTEMP,2,100MPDATA,EX,1,30e6,28e6 MPDATA,PRXY,1,0.3,0.3 TB,BKIN,1,2,2,1 TBTEMP,10 TBDATA,30000,600000,TBTEMP,100 TBDATA,25000,300000,TBPLO通过通过GUI 输入数据后输入数据后,这些命令这些命令自动写入自动写入log文件中文件中.可以保存在文本文件中可以保存在文本文件中,用用/INPUT命令读入命令读入.进一步的讨论参见这些命令的在进一步的讨论参见这些命令的在线

41、文献线文献Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-44塑性基础塑性基础B.双线性随动双线性随动 练习练习请参考请参考附加练习附加练习:W5A.塑性基础塑性基础 双线性随动强化双线性随动强化(BKIN)Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-45塑性基础塑性基础 建模建模材料属性材料属性 多线性随动强化多线性随动强化:多线性随动强化有两个选项多线性随动强化有两个选

42、项:MKIN(固定表固定表)和和 KINH(通用通用).两两种材料模型都用多线性的应力种材料模型都用多线性的应力-应变曲线模拟随动强化效应应变曲线模拟随动强化效应.这些这些选项用选项用 Mises 屈服准则屈服准则,对金属的小应变塑性分析有效对金属的小应变塑性分析有效.MKIN 和和 KINH 都通过输入弹性模量和都通过输入弹性模量和应力应力-应变数据点定义应变数据点定义,弹性模量弹性模量(E)的的输入步骤与输入步骤与 BKIN 模型相同模型相同.Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Man

43、ual5-46塑性基础塑性基础 建模建模 多线性随动强化多线性随动强化 固定表固定表(MKIN):MKIN 选项用选项用 Besseling 或或 底层模型底层模型(见见ANSYS 理论手册理论手册).至多五条温度相关曲线至多五条温度相关曲线每条曲线至多五个应力每条曲线至多五个应力-应变数据点应变数据点每一条应力每一条应力-应变曲线应变曲线 必须必须 用同一组应变值用同一组应变值.曲线的第一个点曲线的第一个点必须必须 和弹性模量一致和弹性模量一致不允许有大于弹性模量的斜率段不允许有大于弹性模量的斜率段(允许负斜率允许负斜率,但会导致收敛问题但会导致收敛问题).对于应变值超过输入曲线终点的情况对

44、于应变值超过输入曲线终点的情况,假定为理想塑性材料行为假定为理想塑性材料行为.Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-47塑性基础塑性基础 建模建模多线性随动强化多线性随动强化 通用通用(KINH):KINH选项移除了一些加在选项移除了一些加在 MKIN 模型上的限制。模型上的限制。(如果设置如果设置TBOPT=2,Rices 模型，模型，KINH 与与MKIN性能相同性能相同)至多可定义至多可定义40条温度相关应力应变曲线条温度相关应力应变曲线每条曲线至多允许每条曲线至多允许

45、20个应力个应力-应变数据点应变数据点不同曲线之间可以有不同的应变值，但不同温度的曲线必须有相同数不同曲线之间可以有不同的应变值，但不同温度的曲线必须有相同数目的数据点。目的数据点。在在 TBOPT=4(或或 PLASTIC)情况下，能定义应力塑性应变曲线情况下，能定义应力塑性应变曲线(8.0以后版本以后版本).假设在不同应力应变曲线上的相关点代表一个特定亚层的温度相假设在不同应力应变曲线上的相关点代表一个特定亚层的温度相关屈服行为关屈服行为.由于由于KINH提供最新的技术，将集中讲述定义提供最新的技术，将集中讲述定义 KINH模型的过程。模型的过程。定义定义KINH 和和 MKIN 的操作过

46、程很相似。的操作过程很相似。Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual塑性基础塑性基础 建模建模多线性随动强化多线性随动强化 通用通用(KINH):定义定义 KINH模型模型:在材料在材料 GUI 中双击中双击 Structural Nonlinear Inelastic Kinematic Hardening Multilinear(General)(下页续下页续)Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural Nonlinearit

47、iesTraining Manual塑性基础塑性基础 建模建模多线性随动强化多线性随动强化 通用通用(KINH):输入非线性真实应力对数应变数据输入非线性真实应力对数应变数据点击加入每条曲线最多可点击加入每条曲线最多可达达20个应力应变数据点个应力应变数据点单击加入最多可达单击加入最多可达40条温度相关曲线条温度相关曲线Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual塑性基础塑性基础 建模建模 多线性随动强化多线性随动强化-通用通用(KINH):预览所输入的材料属性预览所输入的材料属性:拾

48、取对话框中的拾取对话框中的“Graph”.注意注意:从材料模型界面生成的材从材料模型界面生成的材料数据表曲线图的标题中有料数据表曲线图的标题中有“preview”字样字样.Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual塑性基础塑性基础 建模建模 多线性随动强化多线性随动强化-通用通用(KINH):一旦定义了材料属性一旦定义了材料属性,画应力画应力-应变曲线图的推荐步骤是应变曲线图的推荐步骤是:Utility Menu Plot Data Tables 显示材料标识号显示材料标识号.单个数

49、据点有标识单个数据点有标识.Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual塑性基础塑性基础 建模建模 多线性随动强化多线性随动强化(KINH):作为作为 GUI 的另一种方式，同样的材料非线性属性可以通过如下的的另一种方式，同样的材料非线性属性可以通过如下的命令行输入来定义命令行输入来定义:/PREP7 MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,16000000 MPDATA,PRXY,1,0.33 TB,KINH,1,1,8 TBTEMP,0TBPT,0.000625,10000T

50、BPT,0.0025,15000 TBPT,0.005,21000 TBPT,0.01,29000TBPT,0.015,32600 TBPT,0.02,34700TBPT,0.04,36250TBPT,0.1,39000 TBPLOT Basic Structural NonlinearitiesBasic Structural NonlinearitiesTraining Manual5-53塑性基础塑性基础B.多线性随动多线性随动 练习练习请参考请参考附加练习附加练习:W5B.塑性基础塑性基础 多线性随动强化多线性随动强化(KINH)Basic Structural Nonlinearit