ABAQUS蠕变问题计算流程

蠕变问题计算流程

为了简化塑料结构蠕变问题的计算(如降低蠕变应变与其他非弹性应变的耦合程度)，可以将该分析问题分成一个静态加载的过程，然后再进行蠕变过程的分析。

1．静态加载过程的计算

静态加载过程就是一与时间无关的加载过程，使用ABAQUS/Standard时主要是在

中设置，如图1所示。

图1

在

中可以用于设置静态分析的几何非线性，设置增量步的增

长等。

2． 蠕变过程的计算

在通过步骤1的静态分析后，结构中将产生一个应力场，接下来可以进行蠕变过程的计算。蠕变过程的计算主要分为两个过程：获得该结构材料的蠕变模型参数和建立蠕变分析步。

1) 获得材料的蠕变模型参数

目前ABAQUS 蠕变模型有三种，分别是Power-law model 和Hyperbolic-sine law model 。其中Power-law model 有两种形式为Time hardening form 和Strain hardening form 。其中Time hardening form 形式最为简单，对于简单的蠕变过程（如蠕变过程应力变化范围不太大）是比较适用的，式(1)为其微分形式：

m n cr t q A ~=ε

(1) 其中cr

ε

为等效蠕变应变率，为cr cr εε

:3

2

； n q

~为等效偏应力； t 为时间。

m n A ,,分别为常数项，用于表征该材料的蠕变特性。常见的材料蠕变曲线族如

图2所示：

图2

由于图2中表征的是蠕变应变与时间和等效应力的关系，故必须对公式(1)积分，积分结果见公式(2)：

1

~1++=

m n cr t q m

A ε (2) 其中0>n ，10->≥m 。然后可以用公式（2）拟合图2中的曲线族获得合适的三个参数。

表征材料蠕变特性的三个参数确定后，通过ABAQUS/CAE 的添加材料的蠕变特性，如图3所示：

图3

2) 蠕变计算

由于蠕变是一个时间相关的过程，因此必须计入时间。同时蠕变又是一个惯性效应不明显的过程，即结构的加速度效应不用考虑。针对这些ABAQUS 提供了专门针对这一类型的分析步。

蠕变计算分析步设置在

中完成，见图4。

A

n

m

设置蠕变总时间

图4

其中蠕变应变的容差设置将影响增量步的大小，容差设的很小，增量步也将降低。因此需要一个合适的蠕变应变的容差，一般为了保证精度而且不使得增量步过小，可以设为1E-4~1E-6左右，这个容差可以根据具体计算作调整。

蠕变计算主要就是以上两步的设置，其余计算与常规分析完全一致。