ANSYS非线性基础培训手册-Basic6解析.ppt

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1、Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual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, 将发生将发生屈服屈服, 获得大而永久的变形获得大而永久的变形. 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. 对于使用中的结构对于使用中的结构, 塑性作为能量吸收机构很重要塑性作为能量吸收机构很重要. 材料几乎没有塑性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

2、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 Nonlinearities 11.0Training Manual 本章将通过如下主题简要介绍塑性材料非线性基本章将通过如下主题简要介绍塑性材料非线性基础础: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模型中包括基本塑性选项选项. 另外另外, 更高级的塑性选项更高级的塑性选项, 和其他材料非和其他材料非 线线性性(如蠕变和超弹性如蠕变和超弹性)都在都在高级结构非线性高级结构非线性 培训

3、手培训手册中讨论册中讨论. Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 塑性是一种在施加载荷的作用下塑性是一种在施加载荷的作用下, 材料发生永久材料发生永久变形变形(不可逆的塑性应变发展不可逆的塑性应变发展)材料行为材料行为. 低碳钢的应力应变曲线低碳钢的应力应变曲线(夸大的夸大的) 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 Nonlinearities 11.0Training Manual 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是由于多轴应力状态)

4、 基于单轴试验试样的结果基于单轴试验试样的结果. 基于单轴应力基于单轴应力-应变试应变试验的结果验的结果, 可以得到如下信息可以得到如下信息: 比例极限比例极限. 屈服点屈服点. 应变强化应变强化.Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual比例极限和屈服点比例极限和屈服点 大多数韧性金属在一个称为大多数韧性金属在一个称为比比例极限例极限 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, 应力和应变线性应力和应变线性相关相关. 另外另外, 在称为在称为屈服点屈服点 的应力水的应力水平以下平以下, 应

5、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, 卸载后卸载后, 发生的任发生的任何应变都是完全可恢复的何应变都是完全可恢复的. 比例极限比例极限屈服点屈服点Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 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 程序总是假定它们是相同程序总是假定它们是相同. 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, 屈屈服点以上的部分称为塑性区服点以上的部分称为塑性区. 屈服点屈服

6、点弹性弹性塑性塑性Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual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 行行为为. 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, 随着应变的随着应变的增大增大, 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 Nonlinearities 11.0Training Manual

7、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 (D D 和和DD) 的数学关系的数学关系, 用于表示塑性范围内的材用于表示塑性范围内的材料行为料行为. 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. 流动准则流动准则. 强化规律强化规律.Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual屈服准则屈服准则 对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通过比较轴向应力与材料屈服应力可以确定是否屈服屈服应力可以确定是否屈服. 然而然而, 对于

8、多向应对于多向应力状态力状态, 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, 可以很可以很容易地与单轴试验的屈服应力相比较容易地与单轴试验的屈服应力相比较. 因此因此, 如如果知道应力状态和屈服准则果知道应力状态和屈服准则, 程序就能确定是否程序就能确定是否会发生塑性应变会发生塑性应变.Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 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, 只要变形的只要变形的内能内

9、能(等效应力等效应力)超过一定值超过一定值, 就会发生屈服就会发生屈服. Von Mises 等等效应力定义为效应力定义为: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当等效应力超过材料的屈服应力时发生屈服力时发生屈服: 21323222121 eyeBasic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 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

10、中, 屈屈服准则图示为一个椭圆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性任何在这个屈服面内的应力状态都是弹性的的, 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 Nonlinearities 11.0Training Manual流动准则流动准则:流动准则流动准则 规定发生屈服时塑性应变的方向规定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) 如何如何随屈服发展随屈服发展. 流动方程是从屈服准则导出的

11、流动方程是从屈服准则导出的, 暗示塑性应变沿暗示塑性应变沿垂直于垂直于屈服面的方向发展屈服面的方向发展. 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准则 . 如果采用其它的如果采用其它的流动准则流动准则(从不同的函数导出从不同的函数导出), 就称为就称为不相关流动准则不相关流动准则. Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual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描述初始屈服准则如何随不断发展的塑性应变变化性应变变化. 强化规律描述在塑性流动过程中屈强化规律描述在塑性流动过程中屈服面如何变

12、化服面如何变化. 如果继续加载或者反向加载如果继续加载或者反向加载, 强化规律确定材料强化规律确定材料何时将再次屈服何时将再次屈服. 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 Nonlinearities 11.0Training Manual 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, 用于规定用于规定屈服面的修正屈服面的修正: 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, 并沿并沿屈服方向平移屈服方向平移.等向等向 强化强化. 屈服面

13、随塑性流动在所有方屈服面随塑性流动在所有方向均匀膨胀向均匀膨胀. 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 Nonlinearities 11.0Training Manual随动强化随动强化 单轴试件随动强化的应力单轴试件随动强化的应力-应变行为是应变行为是: y2 y 注意压缩时的后继屈服减小量等于拉注意压缩时的后继屈服减小量等于拉伸时屈服应力的增大量伸时屈服应力的增大量, 因此这两种因此这两种屈服应力间总能保持屈服应力间总能保持 2 y 的差值的差值.

14、 (这这叫做叫做 Bauschinger 效应效应 .)随动强化通常用于小应变、循环加载随动强化通常用于小应变、循环加载的情况的情况.Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 随动强化随动强化: 初始各向同性材料在屈服并经历随动强化后不再初始各向同性材料在屈服并经历随动强化后不再是各向同性是各向同性. 随动强化模型不适合于非常大的应变的模拟随动强化模型不适合于非常大的应变的模拟. y2 y Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual等向强化等向强化 等向强化单轴试件应力等向

15、强化单轴试件应力-应变行为是应变行为是: 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 Nonlinearities 11.0Training Manual曲线形状曲线形状 ANSYS塑性模型支持三种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 Nonlinearities 11.0Training Manual率相关率相关 对于给定

16、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加载速率可以影响所经受的应变量级的应变量级. 如果塑性应变的发展不需考虑时间量级如果塑性应变的发展不需考虑时间量级, 此塑性称为此塑性称为率率无关无关. 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 Nonlinearities 11.0Training Manual ANSYS程序有

17、许多塑性选项程序有许多塑性选项, 允许将给定材料的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强化规律、曲线形状和率相关等紧密地匹配起来. NameLabelYieldFlow RuleHardeningMaterialCriterionRuleResponseBilinearBKINvon MisesAssociativeKinematicBilinearKinematicHardeningMultilinearMKINvon MisesAssociativeKinematicMultilinearKinematicKINHHardeningBilinearBISOvon Mi

18、sesAssociativeIsotropicBilinearIsotropicHardeningMultilinearMISOvon MisesAssociativeIsotropicMultilinearIsotropicHardeningVoce NonlinearNLISOIsotropicHardeningAnisotropicANISODrucker-PragerDPAnands ModelANANDChabocheCHABHill AnisotropicHILL这些塑性选项在这些塑性选项在高高级结构非线性级结构非线性 培训培训手册中讨论手册中讨论. Basic Structura

19、l Nonlinearities 11.0Training Manual 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 Nonlinearities 11.0Training Manual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

20、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, 都必须检查单都必须检查单元描述中的特殊特征列表元描述中的特殊特征列表.Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 采采用适当的单元类型用适当的单元类型: 不可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

21、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 Nonlinearities 11.0Training Manual 采采用适当的单元类型用适当的单元类型: 对于塑性模拟对于塑性模拟, 可以用下面的单元公式可以用下面的单元公式: 不协调模式不协调模式 (附加形态附加形态) SOLID45 缺省选项缺省选项, 弯曲变形弯曲变形 选择缩减积分选择缩减积分 (B-Bar) 几乎不可压缩材料几乎不可压缩材料, 体积变形体积变形 一致缩减积分一致缩减积分 (URI) 几乎不可压缩材料几乎不可压缩材料, 体积和弯曲变形体

22、积和弯曲变形 混合混合 U-P 公式公式 不可压缩和几乎不可压缩材料不可压缩和几乎不可压缩材料, 依据单元技术依据单元技术( B-Bar 等等)用于用于体积或弯曲变形体积或弯曲变形.Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 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, 推荐采用下面的实体单元推荐采用下面的实体单元: 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用带附加形态的不协调模式单元元, PLANE42和和SOLID45单元单元. 对于忽略弯曲的体积变形对于忽略弯曲的体积变形,

23、 采用缺省为选择缩减积分采用缺省为选择缩减积分(B-Bar)的一阶单元的一阶单元 PLANE82 和和 SOLID185 单元单元. 对于弯曲占优势的大应变情况对于弯曲占优势的大应变情况, 用带缩减积分选项的一用带缩减积分选项的一阶单元阶单元: 单元公式为单元公式为 URI 的的 PLANE182和和 SOLID185 或或 VISCO106、VISCO107和和VISCO108(甚至对率无关甚至对率无关塑性塑性).Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 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

24、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, 激活混合公式激活混合公式 (KEYOPT(6)=1) 可能会导致更稳定的解可能会导致更稳定的解. 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 Nonlinearities 11.0Training Manual

25、 采用适当的单元类型采用适当的单元类型: 对塑性或超弹性对塑性或超弹性, 推荐采用推荐采用 SHELL181. 对塑性对塑性, 推荐采用推荐采用 BEAM188 或或 BEAM189.Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual网格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塑性计算发生在有限元积分点处. 因此因此, 对模型对模型划分网格时划分网格时, 考虑积分点密度很重要考虑积分点密度很重要. 缩减积分缩减积分单元单元 (只有一个积分点只有一个积分点)需要更细的网格需要更细的网格.积分点积分点 (全积分全积分) 缩减

26、积分缩减积分Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 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, 并希并希望网格向表面渐密望网格向表面渐密. 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. 如如果该问题是大应变求解果该问题是大应变求解, 那么应该采用结构化网那么应该采用结构化网格格, 保证在整个单元变形过程中具有较好的单元保证在整个单元变形过程中具有较好的单元形状形状.弯曲网格密度示例弯曲网格密度示例Basic Structura

27、l Nonlinearities 11.0Training Manual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屈服点的线性和非线性属性必须兼容兼容. EX屈服点屈服点T3T2T1Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 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应力-对数应变对数应变, 而而小应变分

28、析小应变分析 可以用可以用工程应力工程应力-应变应变数数据据. 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, 那那么在将它输入么在将它输入ANSYS 进行大应变分析之前进行大应变分析之前, 必须必须转换为真实应力转换为真实应力-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 Nonlinearities 11.0Training Manual 材料属性材料属性: 然而然而, 在小应变水平在小应变水平, 工程应力工程应力-应变值与真实应应变值与真实应力力-对数应变值几乎恒等对数应变值几乎恒等. 因此因此, 真实应力真

29、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用力如果所提供的实验数据用真实用力-对数应变计量对数应变计量, 那那么在输入么在输入 ANSYS 之前之前, 即使对小应变分析也不需要转即使对小应变分析也不需要转换为工程应力换为工程应力-应变应变.Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual材料属性材料属性 双线性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-应变曲应变曲线表示线表示, 包括弹性斜率和剪切模量包括弹性斜率和剪切模量. 采用随动强采用

30、随动强化的化的 Mises屈服准则屈服准则, 因此包括包辛格效应因此包括包辛格效应. 该选该选项可以用于小应变和循环加载的情况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 和剪切模量和剪切模量ET. Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 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

31、模型界面中, 双击双击 Structural Linear Elastic IsotropicBasic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 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 Nonlinearities 11.0Training Manual 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然后定义非线性的非弹性属性属性: 在材料在材料 GUI 中中, 双击双击Struc

32、tural Nonlinear Inelastic Rate Independent Kinematic Hardening Mises Plasticity Bilinear(续下页续下页)Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 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剪切模量为双线性随动强化模型输入屈服应力和剪切模量. 点击点击 “add temperature” 按钮按钮, 为温度相关属性添加为温度相关属性添加列列.Rice 模型模型(缺省缺省)包括随温度增加包括随温度增加的应力松弛的

33、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. 注意剪切模量不能为负或大于弹注意剪切模量不能为负或大于弹性模量性模量Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 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: 拾取对话框中的拾取对话框中的“Graph” Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 双线性随动强化双线性随动强化 (BKIN): 作为作为 GUI 的备用的备用, 同样的非线性材料属性可以通过如下同样的

34、非线性材料属性可以通过如下命令行输入来定义命令行输入来定义:/PREP7MPTEMP, 1, 10 MPTEMP, 2, 100MPDATA, EX, 1, , 30e6 MPDATA, EX, 1, , 29.5e6 MPDATA, PRXY, 1, , .3 MPDATA, PRXY, 1, , .3 TB, BKIN, 1, 2, 2, 1 TBTEMP, 10 TBDATA, , 30000, 600000, , , , TBTEMP, 100 TBDATA, , 27000, 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在自动在l

35、og文件文件中显示中显示.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进一步的讨论参见这些命令的在线文献在线文献Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual请参考请参考附加练习附加练习: W10. 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 Nonlinearities 11.0Training Manual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项: MKIN (固

36、定表固定表) 和和 KINH (通用通用). 两种材料模型都用多线性的应力两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. 这些选项用这些选项用 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)的输的输入步骤与入步骤与 BKIN 模型相同模型相同.Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 多线性随动强化多线性随动强化 固定表固定表 (M

37、KIN): 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 ). MKIN 选项最多允许五个应力选项最多允许五个应力-应变应变数据点数据点, 最多五条温度相关曲线最多五条温度相关曲线. MKIN 模型有如模型有如下附加限制下附加限制: 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, 但会导但会导致收敛问题致收敛问题 ). 对于应变值超过输入曲线终点的情况对于

38、应变值超过输入曲线终点的情况, 假定为理想塑性假定为理想塑性材料行为材料行为.Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 多线性随动强化多线性随动强化 固定表固定表 (MKIN): 输入应力输入应力-应变曲线应变曲线: 在材料在材料 GUI 中中, 双击双击 Structural Nonlinear Inelastic Rate independent Kinematic Hardening Mises Plasticity Multilinear (Fixed table)(续下页续下页)Basic Structural Nonli

39、nearities 11.0Training Manual 多线性随动强化多线性随动强化 固定表固定表 (MKIN): 输入非线性真实应力输入非线性真实应力- 对数应变数据对数应变数据: MKIN 的应力的应力-应变选项应变选项: 随着温度的升高随着温度的升高无应力松弛无应力松弛 ( 缺省缺省). 用新的权重因子重新计算总塑性应变用新的权重因子重新计算总塑性应变. 比例缩放塑性应变比例缩放塑性应变以保持总塑性应变不变以保持总塑性应变不变; 符合符合 Rice 模型模型(推荐推荐).Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 多线性随动

40、强化多线性随动强化-固定表固定表 (MKIN): 画材料属性曲线图画材料属性曲线图: 拾取对话框中的拾取对话框中的 “Graph”Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 多线性随动强化多线性随动强化-通用通用 (MKIN): 作为作为 GUI 的备用的备用, 同样的非线性材料属性可以通过如下同样的非线性材料属性可以通过如下的命令行输入来定义的命令行输入来定义:/PREP7 MPTEMP, 1, 100MPTEMP, 2, 500TB, MKIN, 1, , , 2 TBMODIF, 1, 1, TBMODIF, 1, 2, .00

41、367 TBMODIF, 1, 3, .005TBMODIF, 1, 4, .007TBMODIF, 1, 5, .01 TBMODIF, 1, 6, .015TBMODIF, 2, 1, 100 TBMODIF, 2, 2, 44000 TBMODIF, 2, 3, 50000 TBMODIF, 2, 4, 55000 TBMODIF, 2, 5, 60000 TBMODIF, 2, 6, 65000 TBMODIF, 3, 1, 500 TBMODIF, 3, 2, 29330 TBMODIF, 3, 3, 37000 TBMODIF, 3, 4, 40300 TBMODIF, 3, 5,

42、 43700 TBMODIF, 3, 6, 47000 TBPLO这些命令可以保存在文本文件中这些命令可以保存在文本文件中, 用用 /INPUT, , 命令读入命令读入Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 多线性随动强化多线性随动强化-通用通用 (KINH): KINH 选项去掉了选项去掉了MKIN 模型强加的一些限制模型强加的一些限制. (KINH与与BOPT=2, Rice模型的模型的 MKIN 有同样的有同样的力学行为力学行为). 可以定义可以定义40条温度相关的应力条温度相关的应力-应变曲应变曲线线, 每一条曲线可以有每

43、一条曲线可以有20个数据点个数据点. 不同温度的曲不同温度的曲线线必须必须 有相同数量的点有相同数量的点, 然而不同曲线的应变值然而不同曲线的应变值可以不同可以不同. 假设不同应力假设不同应力-应变曲线上的对应点代表特定低层应变曲线上的对应点代表特定低层的温度相关的屈服行为的温度相关的屈服行为.Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 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中中, 双击双击 Structural Nonlinear Inelastic Kinematic

44、 Hardening Multilinear (General) (续下页续下页)Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 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输入非线性真实应力 - 对数应变数据对数应变数据可以定义可以定义40条温度相关曲条温度相关曲线线.点击添加应力点击添加应力-应变数据点应变数据点.Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 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

45、材料属性: 拾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 Nonlinearities 11.0Training Manual 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-应变曲线图的推应变曲线图的推荐步骤是荐步骤是: Utility Menu Plot Data Tables 显示材料标识号显示材料标识号.单个数据点有标识单个数据点有标识.Basic Structu

46、ral Nonlinearities 11.0Training Manual 多线性随动强化多线性随动强化 (KINH): 作为作为 GUI 的备用的备用, 同样的材料非线性属性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可以通过如下的命令行输入来定义:/PREP7 MPTEMP, 1, 0 MPDATA, EX, 1, , 16000000 MPDATA, PRXY, 1, , 0.33 TB, KINH, 1, 1, 8 TBTEMP, 0TBPT, , 0.000625, 10000TBPT, , 0.0025, 15000 TBPT, , 0.005, 21000 TBPT, ,

47、 0.01, 29000TBPT, , 0.015, 32600 TBPT, , 0.02, 34700TBPT, , 0.04, 36250TBPT, , 0.1, 39000 TBPLOT Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual请参考请参考附加练习附加练习: W11. 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 Nonlinearities 11.0Training Manual材料属性材料属性 -双线性等向强化双线性等向强化: 双线性等向强化双线性等向强化(BISO)也用双

48、线性的应力也用双线性的应力-应变曲线表示应变曲线表示. 采用等向强化的采用等向强化的von Mises屈服准则屈服准则. 该选项通常用于金属该选项通常用于金属塑性的大应变情况塑性的大应变情况. 建议不要将双线性等向强化用于循环建议不要将双线性等向强化用于循环加载加载. y y ET双线性等向强化需要输入的值是弹性模双线性等向强化需要输入的值是弹性模量量E、屈服应力屈服应力 y和剪切模量和剪切模量ET. 输入步输入步骤与双线性随动强化模型相同骤与双线性随动强化模型相同.Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual材料属性材料属性 多线性等

49、向强化多线性等向强化: 多线性等向强化多线性等向强化 (MISO) 也用多线性的应力应变曲线表也用多线性的应力应变曲线表示示. 采用等向强化的采用等向强化的Mises屈服准则屈服准则. 该选项通常用于比例该选项通常用于比例加载和金属塑性的大应变情况加载和金属塑性的大应变情况.通过输入弹性模量和应力应变数据通过输入弹性模量和应力应变数据点来定义多线性等向强化模型点来定义多线性等向强化模型. 输入步输入步骤与骤与KINH模型类似模型类似.Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 多线性等向强化多线性等向强化 (MISO): MISO 选

50、项最多允许选项最多允许 100 个应力应变数据点及个应力应变数据点及 20 条温度相关曲线条温度相关曲线. MISO 模型有如下附加限制模型有如下附加限制: 曲线的第一个点曲线的第一个点必须必须 与弹性模量相对应与弹性模量相对应. 不允许有大于弹性模量或小于零的斜率段不允许有大于弹性模量或小于零的斜率段. 对于应变值超过输入曲线终点的情况对于应变值超过输入曲线终点的情况, 假定为理想塑性假定为理想塑性材料行为材料行为.Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 多线性等向强化多线性等向强化 (MISO): 定义定义 MISO 模型模型