机械与运载工程学院机械与运载工程学院超弹性材料.PPT

Apr 2007 弹塑性分析 问题（1）描述 材料 问题（2）描述 * * 机械与运载工程学院 机械与运载工程学院 * 机械与运载工程学院 * 机械与运载工程学院 机械与运载工程学院 模拟弹塑性金属材料试件单向压缩试验 学习要点： （1）材料；（2）材料非线性；（3）求解收敛问题 试件 单向压缩试验数据 压头 底座 30 mm 10 mm 轴对称实体 解析刚体 试验数据： 真实应力 MPa 真实应变 418 500 605 695 780 829 882 908 921 932 955 988 1040 0 0.01581 0.02983 0.066 0.095 0.15 0.25 0.35 0.45 0.55 0.65 0.75 0.85 ABAQUS材料库可模拟金属、塑料、橡胶、泡沫塑料、复合材料、颗粒状土壤、岩土以及混凝土。 延性金属的塑性 名义应力-应变曲线 ABAQUS定义塑性数据，必须采用真实应力和应变 真实应力-应变曲线 将实验数据转化ABAQUS输入 金属弹塑性问题的单元选取 金属塑性变形的不可压缩性使某些单元类型产生过约束，从而引起体积自锁。 完全积分一次单元可安全使用 完全积分二次单元不可用于弹塑性分析 缩减积分二次单元需注意应变不宜过大 可采用修正的二次三角形和四面体单元族 超弹性材料 典型的橡胶材料的应力-应变行为是弹性的，但具有高度非线性，即超弹性。 材料行为是弹性 材料行为是各向同性 考虑几何非线性 默认材料不可压缩 必须使用杂交（Hybrid）单元模拟超弹性材料，如C3D8H。 单元选择 定义超弹性材料 ABAQUS用应变能表达超弹性材料的应力-应变关系 当体积不可压缩、多项式仅考虑一项时，应变能可写为 系数C10和C01由实验数据拟合。 应用试验数据定义超弹性行为 单轴拉压 等双轴拉压 平面拉压（纯剪） 体积拉压 从可能发生在模拟中的变形模式获得试验数据 尽可能包含平面试验数据，因其度量剪切行为 在期望的模拟过程中材料实际承受的应变量级上提供更多的数据。 利用材料评估功能试验进行模拟，确定系数。 试验注意事项： 可拟合如下试验： 确定橡胶支座的轴向刚度，以及可能限制支座疲劳寿命的最大主应力区域。支座固结于钢板上，承受5.5kN的均布轴向荷载。 应力/MPa 应变 0.054 0.0380 0.152 0.1338 0.254 0.2210 0.362 0.3450 0.459 0.4600 0.583 0.6242 0.656 0.8510 0.730 1.4268 单轴试验 应力/MPa 应变 0.089 0.0200 0.255 0.1400 0.503 0.4200 0.958 1.4900 1.703 2.7500 2.413 3.4500 双轴试验 应力/MPa 应变 0.055 0.0690 0.324 0.2828 0.758 1.3862 1.269 3.0345 1.779 4.0621 平面试验 试验数据： 名义应力：变形前单位面积上的力；名义应变：变形前单位长度的长度变化。 变性前长度l0，当前长度l。体积不可压缩l0A0=lA. Jel弹性体积比，I1、I2材料变形度量，N、Cij、Di材料参数。Cij描述材料的剪切特性，Di引入可压缩性