ANSYS结构非线性分析指南 - 第四章(2)

ANSYS结构非线性分析指南

图4-5 Drucker-Prager 屈服面

4.2.1.2 流动准则

流动准则描述了发生屈服时，塑性应变的方向，也就是说，流动准则定义了单个塑性应变分量（

?plx，

?ply 等）随着屈服是怎样发展的。流动准则由以下方程给出：

?Q??d???????

??pl??其中：?是塑性乘子（决定了塑性应变量），Q为塑性势，是应力的函数（决定了塑性应变方向）。 一般来说，流动方程是塑性应变在垂直于屈服面的方向发展的屈服准则中推导出来的，即Q等于屈服函数，这种流动准则叫作关联流动准则，如果使用其它的流动准 则（从其它不同的函数推导出来），则叫作不关联的流动准则。 4.2.1.3 强化准则

强化准则描述了初始屈服准则随着塑性应变的增加是怎样发展的。

一般来说，屈服面的变化是以前应变历史的函数，在ANSYS程序中，使用了三种强化准则:

等向强化是指屈服面以材料中所作塑性功的大小为基础在尺寸上扩张。对Mises屈服准则来说，屈服面在所有方向均匀扩张。见图4-6。

图4-6 等向强化时的屈服面变化图

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由于等向强化，在受压方向的屈服应力等于受拉过程中所达到的最高应力。

随动强化假定屈服面的大小保持不变而仅在屈服的方向上移动，当某个方向的屈服应力升高时，其相反方向的屈服应力应该降低。见图4-7。

图4-7 随动强化时的屈服面变化图

在随动强化中，由于拉伸方向屈服应力的增加导致压缩方向屈服应力的降低，所以在对应的两个屈服应力之间总存一个2?y的差值，初始各向同性的材料在屈服后将不再是各向同性的。 混合强化是等向强化和随动强化的结合，屈服面不仅在大小上扩张，而且还在屈服的方向上移动。见图4-8。

Initial yield surface ?2 Subsequent yield surface

?1

图4-8 混合强化时的屈服面变化图

4.2.2 塑性材料选项

一些选项可用于描述塑性行为。用户也可以应用Ansys可编程特性在程序中加入其他特性。参

见《ANSYS Guide to User Programmable Features》。

1、双线性随动强化(BKIN)选项

该选项假设总应力范围等于屈服应力的二倍，以包括包辛格效应(见图4-10)。对于服从Von Misses屈服准则的一般小应变分析，建议用这一选项。不应该应用于大应变分析。用户可以用BKIN和HILL选项组合来模拟各向异性随动强化塑性。应力-应变-温度数据的示例如下。图4-9说明了这种材料选项的典型显示[TBPLOT]。

MPTEMP,1,0,500 ! Define temperatures for Young's modulus MP,EX,1,12E6,-8E3 ! C0 and C1 terms for Young's modulus

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TB,BKIN,1,2 ! Activate a data table TBTEMP,0.0 ! Temperature = 0.0

TBDATA,1,44E3,1.2E6 ! Yield = 44,000; Tangent modulus = 1.2E6 TBTEMP,500 ! Temperature = 500

TBDATA,1,29.33E3,0.8E6 ! Yield = 29,330; Tangent modulus = 0.8E6 TBLIST,BKIN,1 ! List the data table

/XRANGE,0,0.01 ! X-axis of TBPLOT to extend from varepsilon=0 to 0.01 TBPLOT,BKIN,1 ! Display the data table

上面的命令MPTEMP,MP,TB,TBTEMP,TBDATA,TBLIST,/XRANGE和TBPLOT参见《ANSYS Commands Reference》。

图4-9 (a)双线性随动强化;(b)多线性随动强化

图4-10 包辛格效应

2、多线性随动强化(KINH 和 MKIN)选项

这一选项应用Besseling模型，也称为子层或覆盖模型，以包括包辛格效应。KINH要比MKIN更好，因为前者允许用户定义更多的应力-应变曲线(40：5)，并且每条曲线上允许定义更多的点(20：5)。对于这二个选项，如果用户定义了多于一条应力-应变曲线(对于温度相关特性)，则每条曲线应包含相同数目的点。其假设是，在不同应力-应变曲线上的相应点，代表一个特定的子层的温度相关屈服行为。这两个选项不建议用于大应变分析。图4-9也说明了典型的应力-应变曲线(MKIN)。应用KINH选项的典型应力-应变温度数据如下：

TB,KINH,1,2,3 ! Activate a data table TBTEMP,20.0 ! Temperature = 20.0

TBPT,,0.001,1.0 ! Stress = 0.001, Strain = 1.0 TBPT,,0.1012,1.2 ! Stress = 0.1012, Strain = 1.2

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TBPT,,0.2013,1.3 ! Stress = 0.2013, Strain = 1.3 TBTEMP,40.0 ! Temperature = 40.0

TBPT,,0.008,0.9 ! Stress = 0.008, Strain = 0.9 TBPT,,0.09088,1.0 ! Stress = 0.09088, Strain = 1.0 TBPT,,0.12926,1.05 ! Stress = 0.12926, Strain = 1.05

在上面这个例子中，一条曲线的第3点定义第3子层的温度相关屈服行为。 应用MKIN选项的典型应力-应变温度数据如下：

MPTEMP,1,0,500 ! Define temperature-dependent EX, MP,EX,1,12E6,-8E3 ! as in BKIN example TB,MKIN,1,2 ! Activate a data table

TBTEMP,,STRAIN ! Next TBDATA values are strains TBDATA,1,3.67E-3,5E-3,7E-3,10E-3,15E-3 ! Strains for all temps TBTEMP,0.0 ! Temperature = 0.0

TBDATA,1,44E3,50E3,55E3,60E3,65E3 ! Stresses at temperature = 0.0 TBTEMP,500 ! Temperature = 500

TBDATA,1,29.33E3,37E3,40.3E3,43.7E3,47E3 ! Stresses at temperature = 500 /XRANGE,0,0.02 TBPLOT,MKIN,1

有关的命令MPTEMP,MP,TB,TBPT,TBTEMP,TBDATA,/XRANGE和TBPLOT,参见《ANSYS Commands Reference》。

3、非线性随动强化(CHABOCHE)选项

这一选项应用Chaboche模型，这种模型是多分量非线性随动强化模型，允许用户迭加几种随动强化模型。见《ANSYS Theory Reference》。象BKIN和MKIN选项一样，用户可应用CHABOCHE选项来模拟单调强化和包辛格效应。这个选项还允许用户模拟材料的棘轮和调整(Shakedown)效应。把CHABOCHE选项与各向同性硬化模型选项BISO、MISO、NLISO组合起来，可以进一步模拟周期强化或软化。这种模型有1+2n个常数(其中n为随动强化模型数目)，用TB命令的NPTS定义。见《ANSYS Theory Reference》。用户应用 TBTEMP 和 TBDATA 命令定义材料常数。这种模型适合于大应变分析。 下面是温度不相关及一个随动强化模型的典型数据：

TB,CHABOCHE,1 ! Activate CHABOCHE data table …… 此处隐藏：3805字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……