蠕变分析

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蠕变分析【精选文档】

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4 蠕变分析4.4.1 蠕变理论4.4.1。

1 定义蠕变是率相关材料非线性,即在常荷载作用下,材料连续变形的特性。

相反如果位移固定,反力或应力将随时间而变小,这种特性有时也称为应力松驰,见图4—18a .图4-18 应力松弛和蠕变蠕变的三个阶段如图4-18b所示.在初始蠕变阶段,应变率随时间而减小,这个阶段一般发生在一个相当短的时期。

在第二期蠕变阶段,有一个常应变率,所以应变以常速率发展,在第三期蠕变阶段,应变率迅速增加直到材料失效.由于第三期蠕变阶段所经历的时间很短,材料将失效,所以通常情况下,我们感兴趣的是初始蠕变和第二期蠕变。

ANSYS程序中的蠕变行为用来模拟初始蠕变和第二期蠕变。

蠕变系数可以是应力、应变、温度、时间或其它变量的函数。

在高温应力分析中(如核反应堆等),蠕变分析非常重要。

例如,假设在核反应堆中施加了预荷载,以保证与相邻部件保持接触而不松开。

在高温下过了一段时间后,预荷载将降低(应力松驰),可能使接触部件松开。

对于一些材料如预应力砼,蠕变也可能十分重要。

最重要的是要记住,蠕变是永久变形。

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1。

2 理论介绍蠕变方程:我们通过一个方程来模拟蠕变行为,此方程描述了在实验中观测到的主要特征(特别是在一维的拉伸实验中)。

这个方程以蠕应变率的方式表示出来,其形式如下:上式中,A、B、C、D是从实验中得到的材料常数,常数本身也可能是应力,应变,时间或温度的函数,这种形式的方程被称为状态方程。

上式中,当常数D为负值时,蠕应变率随时间下降,材料处于初始蠕变阶段,当D为0时,蠕应变率为常值,材料处于第二期蠕变阶段。

对于2-D或3-D应力状态,使用VON Mises方程计算蠕应变率方程中所使用的标量等效应力和等效应变。

对蠕变方程积分时,我们使用经过修改的总应变,其表达式为:经过修改的等效总应变为:其等效应力由下式算出:其中:G=剪切模量=等效蠕应变增量由程序给出的某一种公式进行计算,一般为正值,如果在数据表中,则使用的是衰减的蠕应变率而不是常蠕变率,但这个选项一般不被推荐,因为在初始蠕变所产生的应力为主的情况下,它可能会严重的低估蠕变值.如果,程序使用修正的等效蠕应变增量来代替蠕应变增量。

蠕变分析理论

蠕变分析理论

蠕变分析蠕变分析是一种力学分析方法,用于研究材料在长时间持续应力下的变形和破坏规律。

蠕变现象广泛存在于许多工程应用中,例如高温结构、航空发动机、汽轮机叶片、石油化工装置等。

下面我们将详细介绍蠕变分析的理论基础和应用。

蠕变现象是指在应力作用下,材料会随时间的推移而发生不可逆的形变现象。

蠕变分析的目的是通过数学模型和力学方法,描述材料在长时间、高温、大应力等复杂工况下的变形和破坏规律。

常见的蠕变分析模型包括Hunt法、Kachanov-Rabotnov关系、Norton-Bailey法等。

Hunt法是一种简单的蠕变分析模型,它建立在颜色应力理论的基础上。

该理论认为,材料的蠕变变形主要与材料中颜色应力场的分布和演化有关。

因此,可以通过描述颜色应力场的变化来模拟材料的蠕变行为。

Hunt法的主要优点是计算简单快速,但其精度相对较低,只适用于较为简单的蠕变情况。

Kachanov-Rabotnov关系是另一种常用的蠕变分析模型,它利用材料的有效应力和有效应变之间的关系来描述材料蠕变行为。

有效应力表示的是材料中的应力水平,而有效应变则表示的是材料中的应变水平。

两者之间的关系可以通过实验获得。

Kachanov-Rabotnov关系的精度较高,但需要大量的实验数据来确定关系模型。

Norton-Bailey法是一种基于流变学理论的蠕变分析模型,适用于快速蠕变和慢速蠕变两种情况。

它假设材料的蠕变行为类似于流体的流动,材料对应的阻力由材料剪切应力和材料应变率之间的关系描述。

该模型适用范围较广,但计算压力相对较高。

在进行蠕变分析时,需要考虑材料的结构、材料的温度、应力和持续时间等因素。

此外,蠕变现象还可能引起破坏,因此需要考虑材料的破坏特性。

对于实际工程应用,蠕变分析可以用于预测材料的寿命、选择材料和结构设计等方面。

总之,蠕变分析是一种重要的力学分析方法,可用于研究材料在持续应力下的变形和破坏行为。

通过选择适当的分析模型和考虑与实际场景相关的因素,可以预测材料的寿命、优化结构设计等方面,具有重要的理论和实际应用价值。

ABAQUS蠕变分析流程

ABAQUS蠕变分析流程

ABAQUS蠕变分析流程蠕变分析首先需要确定材料的蠕变本构模型。

ABAQUS提供了多种蠕变本构模型,例如Norton-Bailey模型和气味拉丁模型。

选择适合的本构模型需要考虑到材料的性质和应用环境。

一旦选择了本构模型,就需要定义与蠕变有关的参数,比如蠕变系数和蠕变指数。

接下来,需要建立材料的有限元模型。

ABAQUS提供了多种建模工具,可以通过创建几何实体和应用边界条件来构建有限元模型。

确保模型中特定表面和边界上的约束和载荷合理。

完成模型后,需要进行网格划分。

ABAQUS提供了多种网格划分算法,可以根据模型的几何形状和分辨率要求进行选择。

合理的网格划分可以提高计算的准确性和效率。

在进行计算之前,需要为材料的初始状态和边界条件设置适当的数值。

这些数值包括初始位移、初始速度和初始应变等。

对于蠕变分析,还需要定义加载的时间曲线和持续时间。

完成设置后,可以开始进行计算。

蠕变分析是一个迭代过程,需要进行多个步骤的计算。

在每个步骤中,ABAQUS会根据所设定的时间曲线和边界条件计算出相应的位移、应力和应变等结果。

根据模型的规模和计算机的性能,计算时间可以很长。

计算完成后,可以通过ABAQUS的后处理功能对结果进行分析。

ABAQUS提供了多种结果显示和图形输出的方法,可以帮助用户了解材料的蠕变行为和性能。

根据需要,可以进一步进行结果的处理和解释。

总之,ABAQUS蠕变分析是一种用来研究材料长期应力和应变效应的有限元分析方法。

通过选择适当的蠕变本构模型、建立合理的有限元模型并进行正确的计算设置,可以得到准确的蠕变分析结果。

这些结果对于材料研究和工程设计具有重要的指导意义。

蠕变分析实例

蠕变分析实例

图2
坐标轴设置对话框
ห้องสมุดไป่ตู้3
时间为 1000 小时的轴向应力结果显示
ANSYS 显示窗口将显示螺栓的有限元图,如图 1。
图1 五、施加载荷
螺栓有限元模型图
1) 施 加位 移 约束 。选 择 Preprocessor → Loads → Define Loads → Apply → Structural→Displacement→On Nodes 命令, 出现 Apply U, ROT on Nodes 拾取菜单,单击 Pick All 和 OK,在 Lab2 DOFs to be contrained 复选框 中选择 All DOF, 取 VALUE Displacement value 为 0。 2) 施加温度。选择 Preprocessor→Loads→Define Loads→Apply→Structural→Temperature→Uniform Temp 命令,取 Uniform Temperature 为 900。 六、求解计算 1) 定义分析类型。分析类型为 Static。 2)选择 Solution→Load Step Opts→Solution Ctrl 命令,出现 Nonlinear Solution Control 对话框,使 Solution Control 状态从 ON 变为 OFF,在 Pressure load stiffness 下拉菜单中选择 Program Chosen。 3) 定义求解时间步。选择 Solution→Load Step Opts→Time/Frequenc→Time and Substps 命令,取 Time at end of load step 为 3600000,取 Number of substeps 为 100,并选中 Stepped, 其余采用默认设置。 4) 求解输出控制。选择 Solution → Load Step Opts → Output Ctrls → Solu Printout 命令,在 Item for printout control 下拉菜单中选择 Basic quantities,并选中 Every Nth substp, 取 N 值为 36000,Component name 为 All entities。 5) 写入数据库和结果文件控制。选择 Solution → Load Step Opts → Output Ctrls→DB/Result Files 命令,在 Item to be controlled 下拉菜单中选 择 Element solution, 并选中 Every Nth substp, 取 N 值为 1,Component name 为 All entities。 6) 选择 Solution→Solve→Current LS 命令,单击 OK, ANSYS 将开始求解计 算,求解结束时,出现 Note 对话框。 七、查看求解结果 1) 轴向应力和时间变化关系曲线显示 ·定义时间-历程变量。选择 TimeHist Postpro→Define Variables 命令,单 击 Add 按钮,选中 by seq no.,单击 OK 按钮,出现单元拾取菜单,在输入栏

ABAQUS蠕变分析流程

ABAQUS蠕变分析流程

蠕变分析步骤(针对初学者)1.1蠕变分析步骤蠕变关键是利用试验配合数值方法获材料参数后,再将所获参数使用于有限元素分析中,以求取得其应力、应变、蠕应力、蠕应变等等…内部结构经外力、时间或温度所造成效应。

ABAQUS软件包蠕变分析模式,能够采取三种蠕变定律描述粘塑(visco-plastic)材料行为,ABAQUS软件包蠕变分析模式通常采取三种蠕变定律描述粘塑(visco-plastic)材料行为,幂次法则模式(Power-law model)可应用于仿真等温和固定负载下之蠕变行为,其所采取之定律分别为时间硬化率(time hardening)及应变硬化率(strain hardening)关系式。

变动温度情况下则使用Garofalo-Arrhenius双曲正弦法则模式(Hyperbolic-sine law model)仿真温度相依之稳态蠕变行为。

以下将就时间硬化率及双曲正弦法则说明蠕变材料参数确定方法。

为判定蠕变参数和参考文件试验数据曲线嵌合(这是为取得材料参数所使用数学分析方法)结果之良好是否,采取回归分析之决定系数2R(Coefficient of Determination,R Square)为判定依据,2R值介于0-1,当2R越靠近1表示嵌合结果之结果越好。

2.1蠕变理论材料受到低于降服或抗拉应力作用时,造成长时间粘塑性变形之现象称为蠕变(Creep)。

金属材料蠕变行为通常发生于高温,在常温时之蠕变效应极小通常视为无蠕变现象发生。

然而,高分子材料和金属材料蠕变现象不一样,高分子材料在常温时便有显著蠕变现象发生,当应力及温度增加其蠕变现象愈显著。

蠕变为材料关键机械特征之一,当材料产生蠕变时,其应变和时间关系可由图2.1说明。

图中,P 1> P 2> P 3其负载大小显著对其蠕变行为有显著影响,当负载愈大其蠕变变形愈快。

通常蠕变曲线可分成三阶段,第一阶段为应变率随时间降低之瞬时蠕变期(Primary or Transient Creep )、第二阶段为常数应变率之稳态蠕变期(Secondary or Steady-state Creep ),和试件断面颈缩造成应变率随时间快速增加之第三蠕变期(tertiary creep),蠕应变率和时间关系图2.2所表示。

材料力学蠕变分析知识点总结

材料力学蠕变分析知识点总结

材料力学蠕变分析知识点总结蠕变是材料在恒定应力条件下随时间逐渐发生形变的现象。

在工程设计和材料研究中,蠕变现象是一个重要的考虑因素。

为了更好地理解和分析材料的蠕变特性,以下是一些材料力学蠕变分析的重要知识点的总结。

一、蠕变现象及特点蠕变是指材料在一定的温度、应力和时间条件下会发生的持续性形变现象。

蠕变速率与应力和温度成正比,与时间成反比。

蠕变主要表现为静态蠕变和滞后蠕变两种类型。

静态蠕变是指恒定应力下的蠕变,在应力作用下,材料在一段时间后会逐渐发生持续性的形变。

滞后蠕变是指在持续变形状态下,应力和应变之间的关系并非瞬时稳定,而是有延迟的反应。

二、影响蠕变的因素1. 温度:温度是影响蠕变的关键因素。

随着温度的升高,材料的蠕变速率也会增加。

一般来说,高温会导致材料的结构疲劳,从而增加蠕变的可能性。

2. 应力水平:应力水平是另一个重要因素。

蠕变速率随着应力的增加而增加。

当应力水平超过一定阈值时,蠕变速率将急剧增加,导致材料的蠕变失效。

3. 材料结构:材料的结构对蠕变行为有很大影响。

晶体有序性高、晶界清晰的金属材料蠕变行为较不明显,而高聚物、陶瓷等非晶态材料则容易发生蠕变现象。

三、材料蠕变性能测试方法为了评估材料的蠕变性能,常用的测试方法有:1. 短期蠕变试验:通过施加持续载荷进行的试验,用于测定材料在短时间内的蠕变性能。

2. 长期蠕变试验:通过施加持续载荷进行的试验,用于测定材料在长时间内的蠕变性能。

3. 压缩蠕变试验:通过施加持续压缩载荷进行的试验,用于测定材料在压缩状态下的蠕变性能。

四、蠕变机制和模型1. 滑移机制:材料中的滑移是一个重要的蠕变机制。

滑移是指材料中的晶体发生移位,形成新的晶体结构,导致材料整体发生蠕变。

2. 脆性断裂机制:某些材料在蠕变过程中会出现脆性断裂现象。

脆性断裂是由于晶界结构破裂或晶体内部缺陷引起的。

3. 蠕变模型:为了更准确地描述材料的蠕变行为,研究者们提出了各种蠕变模型,如Arrhenius模型、Norton模型和力学模型等。

铝合金材料的蠕变性能分析

铝合金材料的蠕变性能分析

铝合金材料的蠕变性能分析近年来,随着现代工业技术的进展,铝合金材料已经成为了重要的结构材料之一。

由于具有优良的特性,铝合金材料的应用领域不断拓展,特别是在航空、汽车、船舶等领域得到广泛应用。

然而,铝合金材料的蠕变性能一直是其关键性能之一,因此本文将对铝合金材料的蠕变性能进行深入分析。

一、铝合金材料的蠕变特性蠕变是金属材料在高温条件下塑性变形的特殊形式。

一般情况下,蠕变是指温度超过半熔状态下的大应力、较低应变速度下的某些材料发生显著塑性变形的现象。

蠕变现象是一种重要的沉降现象,它将会极大地影响铝合金材料的长期稳定性和耐久性。

因此,铝合金材料的蠕变性能几乎是不能忽视的一个特性。

铝合金材料的蠕变特性受到许多因素的影响。

首先,高温下的材料强度降低,因此在高温下的应力水平的考虑更加显著。

其次,材料的微观结构与化学成分,例如材料的晶体学结构、缺陷和相互作用等也可能会影响蠕变行为。

另外,蠕变特性还受到试验条件的影响,例如应变速率、载荷、环境等。

二、铝合金材料的蠕变机理铝合金材料的蠕变机理主要包括三种类型:原型运动、管状运动和聚集运动。

原型运动是指在三轴应力宏观复合作用下,晶粒的发生屈服、延展、断裂等塑性变形。

原型运动发生时,材料的原型或晶粒的形状可能会发生变化。

管状运动是指形成细微管状空心结构的移动和回聚。

这种运动是短期的,一般只有几个微观级别的位移。

聚集运动是指由间隔空隙对材料的整体结构进行位移和扭曲。

铝合金材料的蠕变机理是复杂的,并且随着应用环境的变化而变化。

了解铝合金材料的蠕变机理有助于更好地理解材料的性质和使用性能。

三、铝合金材料的脆化机理分析铝合金材料的蠕变行为不仅受到材料性质的影响,同时也会受到试验条件和应变速率的影响。

因此,在选择材料和确定试验条件时应更加趋向稳定性和具有代表性的结果。

实验结果也表明,铝合金材料的蠕变行为是一个可靠的指标,能够提供至关重要的信息。

此外,铝合金材料的脆化机理也会影响到其蠕变特性。

高温环境下的材料蠕变行为分析

高温环境下的材料蠕变行为分析

高温环境下的材料蠕变行为分析高温环境下的材料蠕变行为是指在高温条件下,材料长期受到恒定应力或变应力作用下产生的时间依赖性塑性变形现象。

蠕变行为在工程设计、材料选择和材料寿命评估等方面具有重要的意义。

本文将分析高温环境下材料蠕变行为的原因及其对材料性能的影响。

首先,高温环境下材料蠕变行为的原因可以归结为材料内部的结构变化和界面扩散。

材料内部的结构变化主要包括晶格的位错运动和晶胞的形变。

在高温下,材料中的晶体结构受到热振动的影响,晶格上的位错会发生滑动、蠕变和爬行等运动,从而引起材料的塑性变形。

此外,高温下晶胞的形变也会造成材料的蠕变。

界面扩散是指材料内部原子或分子的迁移和固态扩散。

在高温条件下,原子或分子的活动性增加,扩散速率加快,导致材料的界面扩散现象增强。

界面扩散的结果是材料的晶粒长大、粒界清晰度降低以及晶体之间的结合强度减弱等,从而影响材料的力学性能。

其次,高温环境下的材料蠕变行为会对材料的性能产生一系列影响。

首先,蠕变会导致材料的变形。

高温环境下,由于长期受到应力作用,材料会发生塑性变形,产生蠕变。

蠕变不仅会改变材料的形状,还会导致材料的尺寸稳定性降低,形成材料的塌陷或组织结构的变形。

其次,蠕变会影响材料的力学性能。

高温蠕变引起的变形会导致材料的应力应变曲线产生漂移,降低材料的强度、韧性和抗疲劳性能。

此外,蠕变还会引起材料内部的显微结构损伤,如晶粒的长大、晶界断裂等,进一步降低材料的力学性能。

再次,蠕变会影响材料的寿命。

高温环境下的长期蠕变会引起材料的老化和疲劳,加速材料的疲劳破坏过程。

蠕变还会引起材料内部的应力分布不均匀,导致应力集中和裂纹的形成,进而降低材料的寿命。

最后,为了应对高温环境下的材料蠕变行为,可以采取以下措施。

首先,选择合适的材料。

在高温环境下,要选择具有良好抗蠕变性能的材料,如耐高温合金、陶瓷材料等。

这些材料具有较高的熔点和热稳定性,能够在高温下保持较好的力学性能。

其次,采用适当的工艺措施。

材料的蠕变性能研究及其应用

材料的蠕变性能研究及其应用

材料的蠕变性能研究及其应用材料的蠕变性能是指材料在长时间高温和持续应力下可能发生的形变现象。

它在工程设计和材料选择中具有重要的意义。

本文将分析材料的蠕变性能研究,探讨其应用领域,并介绍一些相关的实例。

一、蠕变性能研究1. 影响蠕变的因素材料的蠕变性能受多种因素的影响,包括温度、应力、加载时间和材料的化学成分等。

温度是蠕变的主要驱动力,高温会导致材料晶体结构发生改变,从而引起形变。

应力是指材料所受到的外力,而加载时间则是指在一定的温度和应力下所作用的时间。

2. 蠕变性能的测试方法为了研究材料的蠕变性能,科学家们发展了一系列的测试方法。

其中最常见的方法是蠕变实验,通过在高温下对材料施加恒定的力来观察其变形情况。

此外,还有一些间接的测试方法,如热蠕变微观分析和差热分析等。

3. 提高蠕变抗力的方法考虑到材料在高温和应力环境下可能发生的蠕变,科学家们还提出了一系列的方法来提高材料的蠕变抗力。

例如,通过控制材料的成分和晶体结构来提高其抗蠕变能力。

此外,采用表面涂层和添加合适的合金元素也可以改善材料的蠕变性能。

二、蠕变性能的应用1. 高温材料蠕变性能的研究对于高温材料的选择和改良具有重要的意义。

例如,在航空发动机和核能设备等高温环境中,需要使用能够承受长时间高温和持续应力的材料。

通过研究材料的蠕变性能,可以选择出适合特定环境的高温材料,并进行进一步的改良。

2. 地质工程在地质工程中,蠕变性能的研究也具有重要的应用价值。

例如,在地下隧道的建设过程中,需要选择能够承受地下高温和持续应力的材料,以确保隧道的安全性和稳定性。

通过对材料的蠕变性能进行研究,可以为地质工程提供重要的参考依据。

3. 材料设计材料的蠕变性能也对于材料的设计和开发具有指导意义。

通过研究材料的蠕变行为,可以优化材料的组成和结构,以提高其抗蠕变能力。

在材料开发过程中,这种研究方法可以帮助科学家们选择最合适的材料,并对其进行优化设计。

三、实际应用案例1. 航空发动机航空发动机工作时处于高温高压环境下,材料的蠕变性能对其工作性能和寿命有着重要影响。

长期岩体蠕变监测数据分析

长期岩体蠕变监测数据分析

长期岩体蠕变监测数据分析一、长期岩体蠕变监测的重要性岩体蠕变监测是地质工程领域中的一项关键技术,它对于理解和预测岩体在长期荷载作用下的变形行为至关重要。

岩体的蠕变特性直接影响到地下工程结构的稳定性,如隧道、大坝、矿山等。

长期监测能够提供关于岩体蠕变行为的连续数据,这些数据对于评估工程结构的安全性和预测其长期性能具有不可替代的作用。

1.1 岩体蠕变现象概述岩体蠕变是指在持续的应力作用下,岩体发生的缓慢且持续的变形过程。

这种现象通常与岩体内部的微观结构变化有关,如矿物颗粒的重新排列、裂隙的扩展等。

蠕变行为在不同的岩体类型和不同的应力条件下表现出显著的差异。

1.2 长期监测的必要性长期监测岩体蠕变对于理解其时间依赖至关重要。

通过长期监测,工程师可以观察到岩体在不同时间段的变形规律,从而更准确地预测其未来的变形趋势。

这对于工程设计和维护具有重要的指导意义。

二、岩体蠕变监测技术与方法为了有效地监测岩体的蠕变行为,已经发展了一系列的技术与方法。

这些技术包括传统的地质监测方法和现代的高精度测量技术。

2.1 传统监测技术传统的岩体蠕变监测技术主要包括地质调查、钻孔测量和地表位移观测等。

这些方法可以提供岩体变形的定性信息,但在精度和实时性方面存在一定的局限性。

2.2 现代高精度监测技术随着科技的进步,现代高精度监测技术如光纤光栅传感器、全球定位系统(GPS)、遥感技术等已经被广泛应用于岩体蠕变监测中。

这些技术能够提供高精度的实时数据,对于分析岩体蠕变行为具有显著的优势。

2.3 数据采集与处理数据采集是监测过程中的关键环节。

通过自动化的数据采集系统,可以实时收集岩体的变形数据。

数据处理则涉及到数据的筛选、校正和分析,以确保数据的准确性和可靠性。

三、长期岩体蠕变数据分析长期岩体蠕变监测产生的大量数据需要通过专业的数据分析方法进行处理和解释,以提取有价值的信息。

3.1 数据分析的目的数据分析的主要目的是揭示岩体蠕变行为的规律性,评估岩体的稳定性,并为工程设计和维护提供科学依据。

ansys高级非线性分析四蠕变

ansys高级非线性分析四蠕变

ANSYS高级非线性分析四蠕变简介蠕变是物质受力作用下的长时间形变现象。

在工程领域中,蠕变是一个重要的现象,因为它可能导致结构疲劳、失效以及安全问题。

在工程设计中,了解和预测材料蠕变行为是非常重要的,特别是在高温环境下。

在这方面,ANSYS提供了强大的高级非线性分析工具,可以模拟和预测材料的蠕变行为。

ANSYS高级非线性分析ANSYS是一款流行的有限元分析软件,广泛应用于工程领域。

在高级非线性分析中,ANSYS可以模拟材料的非线性行为,包括蠕变。

蠕变分析是一种长时间的形变分析,可以用来评估材料和结构在高温条件下的稳定性。

ANSYS的高级非线性分析功能可以通过几个步骤来实现。

首先,需要定义材料的力学性质,包括弹性模量、屈服强度和蠕变参数等。

其次,需要定义结构的几何形状和边界条件。

然后,可以设置加载条件,包括时间和温度的变化。

最后,可以进行蠕变分析,并输出结果。

四蠕变四蠕变是一种特殊的蠕变现象,出现在某些金属材料中。

四蠕变是指材料在连续加载下显示出四个明显的蠕变阶段,其形变速率逐渐增加,并最终稳定在一个较高的速率上。

这种蠕变现象对于结构设计和材料选择具有重要意义。

ANSYS可以模拟和分析四蠕变现象。

在进行四蠕变分析时,需要输入材料的蠕变参数。

这些参数可以通过试验或经验获得。

通过分析材料的力学性质和加载条件,可以获得材料的蠕变行为,并预测材料在长时间形变下的稳定性。

ANSYS高级非线性分析四蠕变的应用ANSYS高级非线性分析四蠕变在工程设计中具有广泛的应用。

以下列举了几个常见的应用领域:1. 高温结构设计在高温条件下,材料的蠕变行为是一个重要的考虑因素。

使用ANSYS高级非线性分析四蠕变,可以模拟和预测高温结构的蠕变行为,从而在结构设计中选择合适的材料和几何形状。

2. 轴承和齿轮设计轴承和齿轮是机械系统中常见的零件,需要承受高强度和高载荷。

使用ANSYS高级非线性分析四蠕变,可以评估轴承和齿轮材料的蠕变行为,从而选择合适的材料和结构参数。

蠕变分析的概要和执行

蠕变分析的概要和执行

诚信·公平·开放·共赢
Loyalty Fair Opening Win-win
蠕变分析的概要和执行
(1)概要在材料的弹性范围内除去载荷的话,变形能返回原来的形状。

再进一步增加载荷就成为塑性变形,返回不到原来的形状。

有种材料塑性变形是随时间缓慢进行。

这种依赖时间的变形称为蠕变。

还有这种变形与温度有关,已经知道随温度上升而急速增加的这种过程进展下去的话甚至会发生破坏。

在拉伸麦芽糖或年糕下的状态,变形随着时间一起进行,最后破碎。

这种依赖时间的现象是身旁的蠕变现象。

钢铁材料在 350~400℃以上,蠕变影响才有大的显示,塑料那样的材料在常温下也能发生蠕变。

在机械产业也能发现高温锅炉、原子机器、加热炉、气体蒸汽机机翼等的蠕变现象。

最后还有在使用中的高温电子产品焊接部分出现了蠕变现象的问题。

为了防止这种情况,在使用耐蠕变性好的材料的同时,有必要对于应力、使用温度、使用时间的组合设置规定。

(2)执行
在进行蠕变分析时最重要的是正确输入材料的蠕变特性。

在分析时定义材料的蠕变应变速度(单位时间产生的蠕变应变量),这些是作为温度、时间、应力、蠕变应变等各种参量的函数来定义。

在金属材料中多数使用被称为 Norton 定律的(把蠕变应变速度作为应力的函数来定义。

作为载荷条件定义载荷的历程、温度的历程。

蠕变分析有显式积分法和隐式积分法,用显式积分法场合下,因为对时间增量具有稳定的范围,所以一般程序会自动决定时间增量。

作为分析结果输出结构的挠度也输出应力、应变、蠕变应变量,给出评价结果。

材料的蠕变能分析

材料的蠕变能分析

材料的蠕变能分析摘要:本文旨在分析材料的蠕变能,为材料在高温、高压等复杂环境下的性能研究提供理论支持。

通过理论推导和实验验证,探讨了蠕变能与材料性质、环境因素之间的关系,并总结了研究结论。

一、引言在高温、高压等复杂环境下,材料的性能会受到严重影响。

蠕变是其中一种重要的性能变化,它是指材料在恒定应力作用下,随着时间的推移缓慢产生塑性变形的现象。

为了更好地理解蠕变现象,有必要对材料的蠕变能进行分析。

二、材料蠕变能的定义与计算蠕变能是描述材料在蠕变过程中能量变化的重要参数,它反映了材料在受到恒定应力作用时,由于变形而释放出的能量。

根据热力学第一定律,蠕变能可表示为:G = dQ + dw,其中dQ 为系统与环境交换的热量,dw为系统体积的变化。

三、影响因素分析1.材料性质:材料的蠕变性能与其化学成分、晶体结构、弹性模量、塑性应变能等性质密切相关。

通过理论推导和实验验证,我们发现这些性质对蠕变能的影响程度不同。

例如,弹性模量与蠕变能成反比关系,而塑性应变能则对蠕变能的影响较小。

2.环境因素:环境温度、压力、应力状态等因素也会影响材料的蠕变性能。

高温和高压环境下,材料的蠕变速率会增加,而应力状态的变化则会导致材料在不同方向上的蠕变行为表现出差异性。

四、实验验证与结果分析为了验证理论推导的正确性,我们进行了一系列实验。

实验中,我们选择了几种不同材料进行高温、高压条件下的蠕变测试,并记录了相应的数据。

通过对比实验数据和理论计算结果,我们发现两者之间的误差在可接受范围内,说明理论推导是正确的。

实验结果表明,在高温、高压环境下,材料的蠕变速率随温度和压力的升高而增加。

此外,不同材料在不同方向上的蠕变行为表现出差异性,这与理论推导的结果一致。

通过分析实验数据和理论计算结果,我们可以得出以下结论:1.材料的化学成分、晶体结构等性质对蠕变性能有重要影响,可以通过优化材料设计来提高其高温、高压环境下的性能。

2.环境因素如温度、压力和应力状态也会影响材料的蠕变性能,因此在实际应用中需要综合考虑这些因素。

材料力学中的蠕变行为分析

材料力学中的蠕变行为分析

材料力学中的蠕变行为分析材料力学是研究物体在外力作用下的力学性能和变形规律的科学分支。

其中,蠕变行为是材料力学中一个重要且复杂的研究内容。

本文将重点分析材料力学中的蠕变行为及其分析方法。

一、蠕变行为的基本概念蠕变是指固体材料在一定温度、应力和时间条件下,随时间的延长而发生的持续性变形现象。

在蠕变过程中,材料的形状、尺寸和性能发生不可逆的变化。

二、蠕变行为的特点1. 时间依赖性:蠕变是一种时间持续性变形,其变形速率与时间有关。

2. 应力依赖性:蠕变速率与应力大小成正比,应力越大,蠕变速率越快。

3. 温度依赖性:蠕变速率与温度呈指数关系,温度升高时,蠕变速率增加。

4. 蠕变可逆性:蠕变变形是一种不可逆过程,受到负载终止后,仍然会发生恢复变形,即蠕变现象。

三、蠕变行为的分析方法1. 经验模型法这种方法是根据实验数据建立的一种经验公式,通过试验获取蠕变变形数据,然后利用统计方法进行曲线拟合,得到适用于该材料的蠕变模型。

常用的经验模型包括Norton-Bailey模型、Garofalo模型等。

2. 经典理论法经典理论法是从材料微观结构和力学行为出发,通过数学推导建立蠕变方程,并求解该方程得到蠕变应变和蠕变速率。

常用的经典理论方法有Maxwell模型、Kelvin模型等。

3. 统计学方法统计学方法是基于大量试验数据的统计分析,通过对蠕变数据的分布规律进行研究,得出蠕变行为的统计学参数,包括蠕变寿命、蠕变应变与应力的关系等。

四、蠕变行为的影响因素1. 温度:温度是影响蠕变行为的重要因素,温度升高会导致蠕变速率增加。

2. 应力:应力越大,蠕变速率越快。

3. 材料结构:材料的晶格结构、缺陷和位错等也会对蠕变行为产生影响。

4. 环境条件:气氛中存在的含氧量、湿度等环境条件也会对蠕变行为产生影响。

五、蠕变行为的应用蠕变行为分析在材料研究及工程应用中具有重要意义。

例如,在航空航天领域中,蠕变行为的研究有助于材料的选取和设计;在核工程中,蠕变行为的分析可用于预测材料的寿命和安全性能等。

机械结构的高温蠕变与稳定性分析

机械结构的高温蠕变与稳定性分析

机械结构的高温蠕变与稳定性分析引言:机械结构在高温环境下的使用具有挑战性,因为在这种条件下,材料会发生蠕变现象,导致结构变形和失稳。

因此,对机械结构的高温蠕变与稳定性进行分析和研究,对于保证结构的安全可靠性至关重要。

本文将探讨高温蠕变现象的机理,并介绍一些评估和预测高温蠕变对机械结构稳定性的方法。

一、高温蠕变机理:高温蠕变是指在高温条件下,材料会因应力的作用而产生持续的塑性变形现象。

这种变形是由材料中的晶格结构发生重组引起的。

在高温下,晶格结构的原子会逐渐发生位移和扩散,导致材料的体积和形状发生变化。

这种变形会逐渐积累,导致结构发生塑性变形和失稳。

高温蠕变的机理主要包括两个方面:一是晶内蠕变,即晶格内部原子的扩散和位移;二是晶间蠕变,即晶粒之间的滑移和变形。

晶内蠕变主要是由于原子在晶格中的扩散和原子间的位移所引起的,而晶间蠕变则是由于晶粒之间的滑移和变形引起的。

这两种蠕变机制在高温环境下共同作用,导致了材料的蠕变变形。

高温蠕变的机理研究对于理解和控制材料在高温环境下的行为非常重要。

只有深入了解材料的蠕变机制,才能制定出有效的控制措施,提高机械结构在高温环境下的稳定性。

二、高温蠕变对机械结构稳定性的影响:高温蠕变对机械结构的稳定性有着重要的影响。

在高温环境下,机械结构会因为蠕变而发生变形,进而导致结构的失稳。

高温蠕变引起的结构变形可以分为弹性变形和塑性变形两种情况。

在高温下,机械结构在受到外部载荷的作用下,会发生弹性变形。

这种变形是可逆的,当外部载荷消失后,结构会恢复到原始形状。

然而,随着时间的推移,材料会发生蠕变,持续的塑性变形将逐渐积累。

这种塑性变形是不可逆的,即使外部载荷消失,结构也无法完全恢复到原始状态。

因此,高温蠕变对机械结构的影响是持久的,并可能导致结构的破坏。

此外,高温蠕变还会导致机械结构的失稳。

由于蠕变引起的结构变形,会改变结构的刚度和稳定性。

当结构的刚度降低到一定程度时,结构将失去稳定性,出现屈曲和破坏的情况。

高温条件下金属材料的蠕变行为分析

高温条件下金属材料的蠕变行为分析

高温条件下金属材料的蠕变行为分析蠕变是指材料在高温和持续受力的条件下发生时间依赖性塑性变形的现象。

在高温环境下,金属材料的原子和晶体结构发生变化,从而引发蠕变现象。

蠕变行为对金属材料的工程应用和可靠性有重要的影响,因此研究蠕变行为对于材料开发和设计至关重要。

首先,高温条件下金属材料的蠕变行为与温度和应力有关。

温度是影响蠕变行为的重要因素之一,高温可以促进材料分子运动,使金属材料的晶格结构更容易发生改变。

此外,应力也在一定程度上影响蠕变行为,较高的应力会促使材料更容易蠕变。

其次,金属材料的蠕变行为与材料的微观结构有关。

晶体结构、晶界、位错等都对蠕变行为产生重要影响。

晶体结构中的位错和晶界对于蠕变行为的发生和扩展起到了关键作用。

通过研究金属材料内部的微观结构,可以深入了解蠕变行为的原因和机制。

此外,金属材料的蠕变行为也与应变速率有关。

应变速率是指单位时间内材料发生的变形或应变的量。

高温下的金属材料在受力的过程中,应变速率的大小对蠕变行为起到显著影响。

通常情况下,应变速率越大,蠕变行为越容易发生。

对于金属材料的蠕变行为分析,可以采用实验和数值模拟相结合的方法。

实验方面,可以通过不同条件下的蠕变试验来研究金属材料的蠕变行为。

试验通常包括材料样品的加热和受力过程,通过测量样品的变形和应变,可以得到蠕变曲线和蠕变速率等相关数据。

这些实验数据可以用来分析材料的蠕变行为及其影响因素。

数值模拟方面,可以采用有限元分析等方法来模拟金属材料的蠕变行为。

通过建立材料的宏观模型和微观模型,可以计算和预测材料的蠕变行为。

数值模拟可以帮助研究人员更深入地了解蠕变行为的机制和影响因素,为材料设计和工程应用提供参考。

根据蠕变行为的研究,可以进行材料性能的改进和优化。

通过调整材料的化学成分和微观结构,或者采用表面处理和热处理等方法,可以改善金属材料的蠕变行为。

同时,也可以通过材料设计和工程应用上的改进,减小材料的受力和温度条件,从而降低蠕变行为对结构和材料性能的影响。

ABAQUS蠕变分析流程(简体)by a762701

ABAQUS蠕变分析流程(简体)by a762701

蠕变分析流程(针对初学者)1.1蠕变分析流程蠕变主要是利用实验配合数值方法获的材料参数后,再将所获的的参数使用于有限元素的分析中,以求获得其应力、应变、蠕应力、蠕应变等等…内部结构经外力、时间或温度所造成的效应。

ABAQUS软件包蠕变分析模式,可以采用三种蠕变定律描述粘塑(visco-plastic)材料行为,ABAQUS软件包蠕变分析模式通常采用三种蠕变定律描述粘塑(visco-plastic)材料行为,幂次法则模式(Power-law model)可应用于仿真等温与固定负载下之蠕变行为,其所采用之定律分别为时间硬化率(time hardening)及应变硬化率(strain hardening)关系式。

变动温度状况下则使用Garofalo-Arrhenius双曲正弦法则模式(Hyperbolic-sine law model)仿真温度相依之稳态蠕变行为。

以下将就时间硬化率及双曲正弦法则说明蠕变材料参数确认方式。

为判断蠕变参数与参考文献实验数据曲线嵌合(这是为取得材料参数所使用的数学分析方法)结果之良好与否,采用回归分析之决定系数2R(Coefficient of Determination,R Square)为判断依据,2R值介于0-1,当2R越接近1表示嵌合结果之结果越好。

2.1蠕变理论材料受到低于降服或抗拉应力作用时,造成长时间塑性变形之现象称为蠕变(Creep)。

金属材料蠕变行为通常发生于高温,在常温时之蠕变效应极小通常视为无蠕变现象发生。

然而,高分子材料与金属材料蠕变现象不同,高分子材料在常温时便有明显蠕变现象发生,当应力及温度增加其蠕变现象愈显著。

蠕变为材料重要机械特性之一,当材料产生蠕变时,其应变与时间关系可由图2.1说明。

图中,P1> P2> P3其负载大小明显对其蠕变行为有明显影响,当负载愈大其蠕变变形愈快。

一般蠕变曲线可分成三阶段,第一阶段为应变率随时间减少之瞬时蠕变期(Primary or Transient Creep)、第二阶段为常数应变率之稳态蠕变期(Secondary or Steady-state Creep),以及试件断面颈缩造成应变率随时间快速增加之第三蠕变期(tertiary creep),蠕应变率与时间关系如图2.2所示。

蠕变实验报告

蠕变实验报告

蠕变实验报告蠕变实验报告引言:蠕变实验是一种常见的科学实验,通过观察物质在不同条件下的变化,以揭示其内在的特性和规律。

本次实验旨在研究蠕变现象,并探究其对环境变化的响应。

实验材料与方法:实验材料包括一块普通的塑料蠕虫模型、一盆土壤、一盆水以及一盆沙子。

实验方法分为两个部分,首先将蠕虫模型放置在土壤中,观察其在不同湿度条件下的运动情况;然后将蠕虫模型放置在水和沙子中,观察其对不同介质的适应能力。

实验结果与分析:在土壤湿度方面,我们将蠕虫模型分别放置在干燥的土壤和湿润的土壤中进行观察。

结果显示,蠕虫在湿润的土壤中表现出更加活跃的运动,而在干燥的土壤中则显得较为迟缓。

这说明蠕虫对湿度的变化非常敏感,湿润的土壤提供了更适宜的生存环境,蠕虫在其中能够更好地生长和繁殖。

在介质适应能力方面,我们将蠕虫模型分别放置在水和沙子中进行观察。

结果显示,蠕虫在水中能够自如地游动,而在沙子中则无法前进。

这表明蠕虫对介质的选择有一定的偏好性,水作为一种流动的介质,对蠕虫的运动提供了更大的便利,而沙子则由于其颗粒较大、固定性较强,对蠕虫的运动产生了一定的阻碍。

结论:通过本次实验,我们可以得出以下结论:1. 蠕虫对湿度的变化非常敏感,湿润的土壤有利于蠕虫的生长和繁殖。

2. 蠕虫对介质的选择有一定的偏好性,水作为流动的介质对蠕虫的运动更为有利。

3. 蠕虫在干燥的土壤和沙子中的运动受到一定的限制,其活动范围受到环境条件的制约。

进一步探讨:蠕变实验不仅仅是对蠕虫这一生物的研究,更是对自然界中各种生物对环境变化的适应能力的探索。

在实际生活中,我们也可以通过类似的实验来观察和研究其他生物的蠕变现象,以更好地了解它们的生存环境和适应策略。

此外,蠕变实验还可以引发对生物多样性和生态平衡的思考。

不同生物对环境的适应能力不同,这也是生物多样性的体现。

而生物之间的相互作用和相互依赖,正是维持生态平衡的重要因素。

通过对蠕变现象的研究,我们可以更好地了解生物之间的关系,并为保护和维护生态平衡提供科学依据。

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4.4蠕变分析4.4.1 蠕变理论4.4.1.1 定义蠕变是率相关材料非线性,即在常荷载作用下,材料连续变形的特性。

相反如果位移固定,反力或应力将随时间而变小,这种特性有时也称为应力松驰,见图4-18a。

图4-18应力松弛和蠕变蠕变的三个阶段如图4-18b所示。

在初始蠕变阶段,应变率随时间而减小,这个阶段一般发生在一个相当短的时期。

在第二期蠕变阶段,有一个常应变率,所以应变以常速率发展,在第三期蠕变阶段,应变率迅速增加直到材料失效。

由于第三期蠕变阶段所经历的时间很短,材料将失效,所以通常情况下,我们感兴趣的是初始蠕变和第二期蠕变。

ANSYS程序中的蠕变行为用来模拟初始蠕变和第二期蠕变。

蠕变系数可以是应力、应变、温度、时间或其它变量的函数。

在高温应力分析中(如核反应堆等),蠕变分析非常重要。

例如,假设在核反应堆中施加了预荷载,以保证与相邻部件保持接触而不松开。

在高温下过了一段时间后,预荷载将降低(应力松驰),可能使接触部件松开。

对于一些材料如预应力砼,蠕变也可能十分重要。

最重要的是要记住,蠕变是永久变形。

4.4.1.2 理论介绍蠕变方程:我们通过一个方程来模拟蠕变行为,此方程描述了在实验中观测到的主要特征(特别是在一维的拉伸实验中)。

这个方程以蠕应变率的方式表示出来,其形式如下:上式中,A、B、C、D是从实验中得到的材料常数,常数本身也可能是应力,应变,时间或温度的函数,这种形式的方程被称为状态方程。

上式中,当常数D为负值时,蠕应变率随时间下降,材料处于初始蠕变阶段,当D为0时,蠕应变率为常值,材料处于第二期蠕变阶段。

对于2-D或3-D应力状态,使用VON Mises方程计算蠕应变率方程中所使用的标量等效应力和等效应变。

对蠕变方程积分时,我们使用经过修改的总应变,其表达式为:经过修改的等效总应变为:其等效应力由下式算出:其中:G=剪切模量=等效蠕应变增量由程序给出的某一种公式进行计算,一般为正值,如果在数据表中,则使用的是衰减的蠕应变率而不是常蠕变率,但这个选项一般不被推荐,因为在初始蠕变所产生的应力为主的情况下,它可能会严重的低估蠕变值。

如果,程序使用修正的等效蠕应变增量来代替蠕应变增量。

其中:e=2.718281828(自然对数的底数)下面是计算积分点的蠕应变率与弹性应变比率的公式:将本次迭代的所有单元的所有积分点的的最大值记为,并且作为“CREEPRATIO”输出。

计算出等效蠕应变增量后,可将它转换成分量的形式,假设Nc是某个特定单元类型的应变分量的个数。

如果则有:如果,则有:上式中,前三个为正应变分量,第四个是剪应变分量。

如果,前四个分量与上式相同,另两个剪应变分量为:接下来,可以按下式来计算弹性应变和总的蠕应变(以X方向的分量为例):为了从标量来计算分量,,,程序使用相关流动准则:Prandtl-Reuss方程,与塑性应变相同,蠕应变只有偏差分量(剪分量),没有由于蠕变引起的体积应变。

为了考虑应力随时间的变化,使用两种强化准则,时间强化和应变强化。

我们以一简单拉伸试验来说明:刚开始时,杆被加载到应力为,在时间它被卸载到应力为。

(a)时间强化(b)应变强化图4-19 典型的单轴蠕变曲线时间强化假定蠕应变率仅仅依赖于蠕应变过程开始的时间。

当应力从变到时,材料的蠕变率由点A表示(相当于曲线向上移动)。

应变强化假定蠕应变率仅仅依赖于材料中的应变,当应力从变到时,材料的蠕变率由点B表示(相当于曲线左移)。

大多数实验数据与应变强化准则吻合得更好。

4.4.2求解算法ANSYS使用隐式和显式积分二种方法来进行蠕变分析,均可应用于静态和瞬态分析。

隐式蠕变分析方法更强大、更快、更精确,一般推荐使用隐式蠕变分析。

它可以处理温度相关蠕变常数,同时模拟蠕变与等向强化塑性模型。

对于需要很小时间步的情况,显式蠕变分析就非常有用。

蠕变常数不能有温度相关性,而与其他塑性材料模型的耦合只能应用迭加法。

注意--蠕变分析中的“隐式”和“显式”,与“显式动力分析”或“显式单元”没有任何关系。

隐式蠕变分析方法支持下列单元:PLANE42,SOLID45,PLANE82,SOLID92, SOLID95,LINK180,SHELL181,PLANE182,PLANE183,SOLID185,SOLID186,SOLID187,BEAM188 和BEAM189。

显式蠕变分析方法支持下列单元:LINK1,PLANE2,LINK8,PIPE20,BEAM23, BEAM24,PLANE42,SHELL43,SOLID45,SHELL51,PIPE60,SOLID62,SOLID65,PLANE82,SOLID92 和SOLID95。

蠕变应变率可以是应力、应变、温度、电子流水平的函数。

蠕变应变率方程已按初始蠕变、第二期蠕变和辐射引起的蠕变在ANSYS中建立。

参见《ANSYS Elements Reference》中关于这些蠕变方程的讨论和输入方法。

有一些方程需要特殊的单位。

特别是,对于显式蠕变选项,蠕变方程中的温度应当基于绝对温度。

4.4.2.1 隐式蠕变方法隐式蠕变方法的基本步骤包括应用TB命令(Lab=CREEP),通过TBOPT值选择蠕变方程。

TBOPT 的输入值对应于特定的蠕变方程, ANSYS程序所提供的隐式蠕变方程如下:·TBOPT=1所对应的蠕变方程(初始蠕变方程):·TBOPT=2所对应的蠕变方程(初始蠕变方程):·TBOPT=3所对应的蠕变方程(初始蠕变方程):,·TBOPT=4所对应的蠕变方程(初始蠕变方程):·TBOPT=5所对应的蠕变方程(初始蠕变方程):,,·TBOPT=6所对应的蠕变方程(初始蠕变方程):·TBOPT=7所对应的蠕变方程(初始蠕变方程):·TBOPT=8所对应的蠕变方程(初始蠕变方程):·TBOPT=9所对应的蠕变方程(二期蠕变方程):·TBOPT=10所对应的蠕变方程(二期蠕变方程):·TBOPT=11所对应的蠕变方程(初始蠕变+二期蠕变方程):·TBOPT=12所对应的蠕变方程(初始蠕变+二期蠕变方程):·TBOPT=100所对应的蠕变方程:用户自定义的蠕变方程在以上方程中:=等效蠕应变=等效蠕应变对时间的变化率=等效应力T=绝对温度, 程序内部温度偏移量(TOFFST)被加到所有的温度上。

=通过TBDADA命令所输入的材料常数t=子步的结束时间。

下例说明隐式蠕变分析方法。

TBOPT=2表示将应用初始蠕变方程于模型2。

温度相关性通过TBTEMP命令来指定,与此方程有关的4个常数作为TBDATA命令的参数。

TB,CREEP,1,1,4,2TBTEMP,100TBDATA,1,C1,C2,C3,C4用户也可以应用ANSYS的可编程特性,并设置TBOPT=100 来输入其他蠕变表达式。

可以用TB命令(Lab=STATE)来定义状态变量数。

下例是如何定义5个状态变量的例子:TB,STATE,1,,5用户可以同时模拟蠕变[TB,CREEP]和各向同性强化、双线性随动强化和HILL各向异性塑性来考察更复杂的材料行为。

参阅《ANSYS Element Reference》中的《Material Model Combination》部分来了解可用的联合使用。

另外参阅本书§4.6《Material Model Combination》中材料联合使用的输入命令。

为了执行隐式蠕变分析,用户必须应用求解RATE命令(Option=ON或1)。

下面的例子说明一个时间强化蠕变分析,见图4-20。

图4-20时间强化蠕变分析用户在第1荷载步施加机械荷载,并把RATE命令设为OFF,这样绕过(忽略)蠕变应变效应。

由于在这一荷值步的时间间隔将影响其后的总时间,因此这一荷载步的时间间隔要充分小。

例如,用户可指定时间值为1E-8秒。

第2荷载步是蠕变分析。

这时应把RATE命令设为ON。

这里机械荷载保持为常数,而材料随时间增量而发生蠕变。

/SOLU!First load step, apply mechanical loadingRATE,OFF!Creep analysis turned offTIME,1.0E-8!Time period set to a very small value...SOLV!Solve this load step!Second load step, no further mechanical loadRATE,ON!Creep analysis turned onTIME,100!Time period set to desired value...SOLV!Solve this load stepRATE命令仅对采用von Mises 和Hill势的隐式蠕变有效。

当采用von Mises势模拟隐式蠕变时,可以对如下单元运用RATE命令:LINK180, SHELL181, PLANE182, PLANE183, SOLID185, SOLID186, SOLID187, BEAM88, BEAM189。

当模拟各向异性蠕变时(TB, CREEP 和TB, HILL),可以对如下单元运用RATE命令:PLANE42, SOLID45, PLANE82, SOLID92, SOLID95, LINK180, SHELL181, PLANE182, PLANE183, SOLID185, SOLID186, SOLID187, BEAM88, BEAM189。

对于大多数材料,在早期阶段,蠕变应变率显著改变。

因为这一原因,通常建议应用很小的初始时间步增量,然后应用求解命令DELTIM或NSUBST指定较大的最大增量时间步。

对于隐式蠕变,用户可能需要在结果中仔细检验时间增量的影响,因为ANSYS缺省并不提供任何蠕变率的控制。

用户可以应用CRPLIM或CUTCONTROL,CRPLIMIT 命令中的蠕变率控制选项来总是强迫采用一个蠕变极限比率。

蠕变极限比率的推荐值是1~10。

该比率可以随材料而变化,以便用户可以根据自己的经验来决定一个最佳值,从而获得需要的运行和精度。

对于大型分析,建议首先在一个小模型中对时间增量收敛分析进行测试。

4.4.2.2显式蠕变方法显式蠕变方法求解蠕应变使用了欧拉朝前法,以时间步开始时的应力、应变为基础计算出蠕应变率,在每个时间步长内,蠕应变率被假定是常数,因此有:使用这种方法所对应的蠕应变曲线如下:图4-21显式蠕变对应的蠕应变曲线为了减小误差,需要小的时间步长,特别是在蠕应变率变化很大的区域。

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