ANSYS高级非线性培训手册第05章.ppt

July 30, 1999 第五章 粘塑性 粘塑性本章综述 前一章讨论了ANSYS的蠕变选项，本章主要讨论 ANSYS中可用的三种其它粘塑性本构模型。 本章包括下列主题: A. 粘塑性背景 B. RATE 粘塑性选项(Perzyna and Peirce) C. ANAND 粘塑性选项(Anand模型) D. 粘塑性模型的求解过程 粘塑性A. 粘塑性背景 与前述的率无关塑性相反, 率相关塑性与应变速率或时间有关。从材料的观点看, 粘塑性 和蠕变是相同的。 通常, 对工程用途, 蠕变用于描述在恒载荷下应变的变化。通常当温度达到材料熔点的30-60%时, 蠕变变形就很重要，而且, 时间更长，蠕变和塑性应变解耦。 ANSYS 中, Perzyna 和 Peirce 模型(TB,RATE) 意味着高应变率(即冲击)载荷状态，非弹性应变是不解耦的。 Anand 模型与 ANSYS 蠕变法则类似, 主要区别是使用了一个内部变量，变形抗力, 来表示对非弹性材料流动的各向同性抗力。 粘塑性 ... 粘塑性理论的背景 ANSYS中率相关塑性模型的总结: 粘塑性 ... 粘塑性理论的背景 前一章讨论了ANSYS的显式和隐式蠕变选项。 本章将关注 ANSYS 中后两种粘塑性选项– Peirce 和 Perzyna (TB,RATE) 与 Anand 模型(TB,ANAND)。 粘塑性B. RATE 粘塑性选项 ANSYS有一般的率相关塑性模型，被简单地表示为“RATE”, 定义应力-应变关系为一个速率公式: 基于附加的应变速率分量: 基于粘塑性流动规律, 等效非弹性应变可以写为: 式中f 为屈服函数, g为粘塑性参数。 粘塑性 ... RATE 粘塑性选项 Perzyna 和 Peirce 模型的推导: 粘塑性 ... RATE 粘塑性选项 从前面幻灯片可以看到 RATE 粘塑性模型将等效有效应力和材料的静态屈服应力相联系。 粘塑性 ... RATE 粘塑性选项 这意味着应力比率作为应变率的函数而改变。 下面是一个应变率在1e-2 和 1e-3 之间变动的模型例子， 注意屈服应力是如何变化的。 粘塑性 ... RATE 粘塑性选项 关于RATE模型的一些假设: RATE 模型需要一个率无关本构模型来定义静态屈服应力。粘塑性响应可以看作是在静态屈服应力上的一个乘子以得到一个有效应力。率无关模型可以是 BISO, MISO或 NLISO，各向异性可以由 HILL指定。 由非线性应变计算响应: 塑性和粘塑性应变是耦合的。 因此, RATE 公式对于在类似时间尺度-高应变速率应用中(例如冲击载荷)的两种机理, 都是合适的。 率无关和率相关应变是不可分的，输出的总的非弹性应变将是‘塑性应变(EPPL) ’。 为了包括热效应, 所有的材料常数都可与温度相关。 粘塑性 ... RATE 粘塑性选项 关于RATE模型应注意的几点: 当 g ? ? or ? 0 时, 求解收敛到率无关解，当 m ? 0 时, Peirce收敛为1x 静态解, 而 Perzyna 收敛为2x 静态解。 当m=1/n 很小( 0.2)时, Peirce 在数值上更稳定。注意右侧图中, m是一个小值，Perzyna 模型显示更陡峭的初始曲线，另一方面, Peirce数值上更稳定。 粘塑性 ... RATE支持的单元类型 粘塑性RATE材料支持的单元类型: “核心”单元: PLANE42, SOLID45, PLANE82, SOLID92 和 SOLID95 “18x” 系列单元: LINK180, SHELL181, PLANE182, PLANE183, SOLID185, SOLID186, SOLID187, BEAM188 和 BEAM189。 对包括粘塑性(RATE)的模型推荐选择18x系列单元。 因为18x单元有大量的单元技术可用(参考该书第二章), 所以这些单元提供更强的灵活性和能力，这些公式包括 B-Bar, URI, 增强应变和混合 U-P。 18x系列也比核心单元支持更多的本构模型, 包括超弹性。 粘塑性 ... 定义 RATE 材料特性 材料GUI中可以选择所有的粘塑性模型: Structural Nonlinear Inelastic Rate Dependent  Visco-Plasticity Isotropic Hardening Plasticity 粘塑性 ... 定义 RATE 材料特性 本例中选择了双线性等向强化的各向异性粘塑性。 在弹出菜单