ansys高级非线性分析-第五章 粘弹性

September 30, 2001 Inventory #001491 5-3
粘塑性
... 粘塑性理论的背景
• ANSYS中率相关塑性模型的总结 中率相关塑性模型的总结: 中率相关塑性模型的总结
CREEP Behavior Isotropic or anisotropic creep (see HILL below) No explicitly defined yield surface RATE 1 Strain rate- or time-dependent Isotropic or anisotropic viscoplasticity (see HILL below) Includes yield surface ANAND Isotropic
No explicitly defined yield surface. However, includes evolution equation. No additional rate-independent plasticity allowed. Inelastic strains are coupled
用 Perzyna 模型的例子
September 30, 2001 Inventory #001491 5-9
粘塑性
... RATE 粘塑性选项
• 关于 关于RATE模型的一些假设 模型的一些假设: 模型的一些假设
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n
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σ −1 Φ= σo ɺ εin = γΦ
n
σ ɺ εin = γ −1 σ o ɺ εin n σ +1 = γ σo
September 30, 2001 Inventory #001491 5-10
粘塑性
... RATE 粘塑性选项
• 关于 关于RATE模型应注意的几点 模型应注意的几点: 模型应注意的几点
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Yield Surface
Possible to combine with Rate-independent plasticity model is Combination with required. Inelastic strains are rate-independent plasticity, which is decoupled with creep strains coupled plasticity
– RATE 模型需要一个率无关本构模型来定义静态屈服应力。粘塑性响 模型需要一个率无关本构模型来定义静态屈服应力。 应可以看作是在静态屈服应力上的一个乘子以得到一个有效应力。 应可以看作是在静态屈服应力上的一个乘子以得到一个有效应力。率 指定。 无关模型可以是 BISO, MISO或 NLISO，各向异性可以由 HILL指定。 或 ， 指定 – 由非线性应变计算响应 塑性和粘塑性应变是耦合的。 ε = ε + ε 由非线性应变计算响应: 耦合的。 ɺ ɺpl ɺvp in – 因此 RATE 公式对于在类似时间尺度 高应变速率应用中 例如冲击载 因此, 公式对于在类似时间尺度-高应变速率应用中 高应变速率应用中(例如冲击载 的两种机理, 荷)的两种机理 都是合适的。 的两种机理 都是合适的。 – 率无关和率相关应变是不可分的，输出的总的非弹性应变将是‘塑性应 率无关和率相关应变是不可分的，输出的总的非弹性应变将是 塑性应 变(EPPL) ’。 。 – 为了包括热效应 所有的材料常数都可与温度相关。 为了包括热效应, 所有的材料常数都可与温度相关。
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• 与前述的率无关塑性相反 率相关塑性与应变速率或时间有关。从 与前述的率无关塑性相反, 率相关塑性与应变速率或时间有关。 材料的观点看, 是相同的。 材料的观点看 粘塑性 和蠕变是相同的。
– 通常 对工程用途 蠕变用于描述在恒载荷下应变的变化。通常当温度 通常, 对工程用途, 蠕变用于描述在恒载荷下应变的变化。 达到材料熔点的30-60%时, 蠕变变形就很重要，而且 时间更长，蠕 达到材料熔点的 时 蠕变变形就很重要，而且, 时间更长， 变和塑性应变解耦。 变和塑性应变解耦。 – ANSYS 中, Perzyna 和 Peirce 模型 模型(TB,RATE) 意味着高应变率 即冲 意味着高应变率(即冲 载荷状态， 击)载荷状态，非弹性应变是不解耦的。 载荷状态 非弹性应变是不解耦的。 – Anand 模型与 ANSYS 蠕变法则类似 主要区别是使用了一个内部变 蠕变法则类似, 变形抗力, 来表示对非弹性材料流动的各向同性抗力。 量，变形抗力 来表示对非弹性材料流动的各向同性抗力。
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定义应力-应变关系为一个速率公式 定义应力 应变关系为一个速率公式: 应变关系为一个速率公式
ɺ ɺ σ = D: εel ɺ ɺ ɺ ε = εel + εin
基于附加的应变速率分量: 基于附加的应变速率分量
• 本章将关注 ANSYS 中后两种粘塑性选项 Peirce 和 Perzyna 中后两种粘塑性选项– (TB,RATE) 与 Anand 模型 模型(TB,ANAND)。 。
September 30, 2001 Inventory #001491 5-5
粘塑性
B. RATE 粘塑性选项
• ANSYS有一般的率相关塑性模型，被简单地表示为“RATE”, 有一般的率相关塑性模型，被简单地表示为 有一般的率相关塑性模型
1 “RATE” 包括 包括Peirce 和 Perzyna 模型。 模型。 2 对隐式蠕变 温度相关的材料常数可用 对隐式蠕变, 3 核心单元 = PLANE42, SOLID45, PLANE82, SOLID92, SOLID95
18x 单元 = LINK180, SHELL181, PLANE182-183, SOLID185-187, BEAM188-189
第五章
粘塑性
粘塑性
本章综述
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• 前一章讨论了 前一章讨论了ANSYS的蠕变选项，本章主要讨论 ANSYS中可用的 的蠕变选项， 的蠕变选项 中可用的 三种其它粘塑性本构模型。 三种其它粘塑性本构模型。 • 本章包括下列主题 本章包括下列主题:
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– 下面是一个应变率在 下面是一个应变率在1e-2 和 1e-3 之间变动的模型例子， 注意屈服应 之间变动的模型例子， 力是如何变化的。 力是如何变化的。
ɺ ε = 10 −2 s −1
ɺ ε = 10 −3 s −1
Strain Rates Time scale Temperature Effects
SupportedISO, BKIN, HILL BISO, MISO, NLISO, HILL None Suitable for small strain rates Suitable for large strain rates Suitable for small strain rates Long periods, creep and plasticity Short periods, usually for impactShort/medium periods have different time scales type problems Temperature effects included as Can input temperature-dependent Anand's equation considers part of equation (or material material constants, but equations do temperature effects directly. No constants can be temperaturenot consider temp effects directly need to input temperature2 dependent material constants dependent) Implicit - core and 18x Core and 18x VISCO106-108 Explicit - core and misc
ɺ σ = SR (εin )σo
等效有效应力 应变率强化 [应力比率] (TB,RATE) 静态屈服应力 (TB,BISO/MISO/NLISO)
3
应力比率
ε ɺin m ɺ SR (εin ) = 1+ γ ɺ ɺ ) = 1+ εin SR (εin γ
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粘塑性
... RATE 粘塑性选项
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• 从前面幻灯片可以看到 RATE 粘塑性模型将等效有效应力和材料 的静态屈服应力相联系。 的静态屈服应力相联系。
1
σ n ɺ εin = γ −1 σ o ɺ εin n σ +1 = γ σo ɺ εin σ = 1+ γ σo
1 n
1
1 ε ɺ n σ = 1+ in γ σo
m
PERZYNA
Perzyna 模型
2
1
PEIRCE
Peirce 模型
0 0 1 2 3 4 5
正则化应变率
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粘塑性
... RATE 粘塑性选项
• 这意味着应力比率作为应变率的函数而改变。 这意味着应力比率作为应变率的函数而改变。
A. 粘塑性背景 B. RATE 粘塑性选项 粘塑性选项(Perzyna and Peirce) C. ANAND 粘塑性选项(Anand模型 模型) 粘塑性选项 模型 D. 粘塑性模型的求解过程
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粘塑性
A. 粘塑性背景
基于粘塑性流动规律, 等效非弹性应变可以写为: 基于粘塑性流动规律 等效非弹性应变可以写为
式中f 为屈服函数, 为粘塑性参数。 式中 为屈服函数 γ为粘塑性参数。
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粘塑性
... RATE 粘塑性选项
Perzyna 和 Peirce 模型的推导 模型的推导: Perzyna 模型 Peirce 模型 σ n Φ = −1 σ o ɺ εin = γΦ
September 30, 2001 Inventory #001491 5-4
粘塑性
... 粘塑性理论的背景
• 前一章讨论了 前一章讨论了ANSYS的显式和隐式蠕变选项。 的显式和隐式蠕变选项。 的显式和隐式蠕变选项
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