ansys高级非线性分析七粘弹性PPT课件

– 如前所述, 粘弹性材料与时间和温度有关，两个相关性都需要考虑。
– 简单热流变 (TRS)行为是指时间和温度是同一现象，这意味着粘弹性 响应-对数时间的函数关系随着温度变化而平移。
– 上面说法的另一种解释是, 材料对高温载荷的短时间作用的响应与较 低温度长时间作用的响应是相同的。
G
பைடு நூலகம்G(0) G()
September 30, 2001 Inventory #001491 7-9
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
粘弹性
... 术语的定义
Training Manual
• 缩减的或伪时间(虚拟温度)
– 应该注意前述幻灯片的响应曲线的移动是由一个被称作为缩减(或伪)时 间 的变量(x) 来完成的，用缩减时间后, 等温方程可用于描述非等温过 程。一个虽然独立但却相关的概念是虚拟温度，后面将会讨论。
粘弹性
B. 流变模型
Training Manual
• 在详细讨论 ANSYS 中可用的粘弹性选项之前, 对一些常用的流变 模型(1-D)进行总结有助于理解粘弹性行为。
t
t
September 30, 2001 Inventory #001491 7-7
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
粘弹性
... 术语的定义
Training Manual
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
• 简单热流变行为
• 粘弹性是率相关行为, 材料特性可能与时间和温度都有关，粘弹性
响应可看作由弹性和粘性部分组成。
– 弹性部分是可恢复的, 且是瞬时的。 – 粘性部分是不可恢复的, 且在整个时间范围内发生。
• ANSYS 中能模拟线性粘弹性，这导致如下假设:
– 应变率与瞬态应力成比例 – 瞬态应变与瞬态应力也成比例 – 限于小应变、小变形行为(NLGEOM,OFF)
September 30, 2001 Inventory #001491 7-5
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
粘弹性
... 术语的定义
Training Manual
• 速率效应
– 对于标准的线性模型(后面讨论), 极限行为是: 非常慢和非常快的应变 率的弹性。
– ANSYS的粘弹性能力采用 TRS 行为，该假设考虑了与时间和温度相 关的关系，这足以描述很多非晶态聚合物。
– 这一假设的结果是, 在后面将看到, 这意味着短期G(t=0) 和长期 G(t=) 模量保持一致, 与温度无关(即对于任何平移, 前面曲线图的上 下限保持一致)。
– 这样可以在某一温度下定义粘弹性行为而捕捉其它温度下的响应。采 用缩减的时间 和偏移函数(下面讨论)的概念, 粘弹性响应曲线被‘移 动’来说明另一个温度下的行为。根据材料的不同而采用不同的偏移 函数。
• 在玻璃转变温度以上, 响应是弹性固体和粘性液体的结合(指上面的
‘橡胶固体’)，这种行为是粘弹性 的特性。
September 30, 2001 Inventory #001491 7-4
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
粘弹性
... 粘弹性理论背景
Training Manual
• 偏移函数
x t eaTt'dt' 0
– 上面方程中, a(T) 代表偏移函数, 用来描述响应曲线的移动。正如后 面所述, ANSYS 中可使用两个不同的偏移函数(以及一个用户自定义 偏移函数)。
September 30, 2001 Inventory #001491 7-10
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
T0 < T1 < T2
T2
T1
T0
ln(t)
松弛模量随温度变化而偏移
September 30, 2001 Inventory #001491 7-8
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
粘弹性
... 术语的定义
Training Manual
• 简单热流变行为(续)
七
粘弹性
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
粘弹性
本章综述
Training Manual
• 本章讨论 ANSYS 用于模拟玻璃(非晶态固体)和非晶态聚合物等材 料的粘弹性能力。
• 因为粘弹性行为非常复杂, 本章将主要按如下步骤编排:
– 首先定义一些常用的术语 – 通过使用一维流变模型来解释线性粘弹性行为，这将有助于说明广义
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
粘弹性
A. 粘弹性理论背景
Training Manual
• 有些非晶态聚合物的行为随温度而改变。
– 在玻璃转变温度以下, 材料行为与弹性固体类似。 – 在玻璃转变温度以上, 材料响应与一个‘橡胶’固体类似。 – 在高温时, 材料行为与粘性液体类似。
粘弹性
本章综述
• 本章包括以下主题:
A. 粘弹性理论背景 B. 流变模型 (Maxwell, Kelvin-Voigt, 标准线性) C. ANSYS 粘弹性模型输入 D. WLF 偏移函数 E. TN 偏移函数 F. 求解粘弹性模型 G. 实验数据的曲线拟合
Training Manual
September 30, 2001 Inventory #001491 7-3
s e.
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September 30, 2001 Inventory #001491 7-6
粘弹性
... 术语的定义
• 蠕变
e
– 在恒定的外加应力作用下, 应变单调增加。
• 右图所示, 线性和指数蠕变情况
e
e0
• 应力松弛
– 在恒定外加应变作用下, 应力渐近降低。 s s0
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Maxwell 模型的基本特征。 – 使用所有粘弹性材料通用的一般输入要求。 – 焦点将转至 WLF 偏移函数和聚合物。 – 将他讨论 TN偏移函数及其对玻璃材料的适用性。
September 30, 2001 Inventory #001491 7-2
Advanced Structural Nonlinearities 6.0