ansys 彈塑性分析

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1、ANSYS非線形分析指南彈塑性分析彈塑性分析在這一冊中,我們將詳細(xì)地介紹由于塑性變性引起的非線性問題--彈塑性分析,我們的介紹人為以下幾個方面:?什么是塑性?塑性理論簡介?ANSYS程序中所用的性選項(xiàng)?怎樣使用塑性?塑性分析練習(xí)題什么是塑性塑性是一種在某種給定載荷下,材料產(chǎn)生永久變形的材料特性,對大多的工程材料來說,當(dāng)其應(yīng)力低于比例極限時,應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系是線性的另外,大多數(shù)材料在其應(yīng)力低于屈服點(diǎn)時表現(xiàn)為彈性行為也就是說當(dāng)移走載荷時其應(yīng)變也完全消失由于屈服點(diǎn)和比例極限相差很小因此在ANSYS程序中假定它們相同在應(yīng)力一應(yīng)變的曲線中低于屈服點(diǎn)的叫作彈性部分超

2、過屈服點(diǎn)的叫作塑性部分也叫作應(yīng)變強(qiáng)化部分塑性分析中考慮了塑性區(qū)域的材料特性路徑相關(guān)性即然塑性是不可恢復(fù)的那么這種問題的就與加載歷史有關(guān)這類非線性問題叫作與路徑相關(guān)的或非保守的非線性路徑相關(guān)性是指對一種給定的邊界條件可能有多個正確的解內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變分布存在為了得到真正正確的結(jié)果我們必須按照系統(tǒng)真正經(jīng)歷的加載過程加載率相關(guān)性塑性應(yīng)變的大小可能是加載速度快慢的函數(shù)如果塑性應(yīng)變的大小與時間有關(guān)這種塑性叫作率無關(guān)性塑性相反與應(yīng)變率有關(guān)的性叫作率相關(guān)的塑性大多的材料都有某種程度上的率相關(guān)性但在大多數(shù)靜力分析所經(jīng)歷的應(yīng)變率范圍兩者的應(yīng)力應(yīng)變曲線差別不大所以在一般的分

3、析中我們變?yōu)槭桥c率無關(guān)的工程應(yīng)力應(yīng)變與真實(shí)的應(yīng)力應(yīng)變塑性材料的數(shù)據(jù)一般以拉伸的應(yīng)力應(yīng)變曲線形式給出材料數(shù)據(jù)可能是工程應(yīng)力lPA0與工程應(yīng)變?ll0也可能是真實(shí)應(yīng)力P/A與真實(shí)應(yīng)變Ln(l)0大應(yīng)變的塑性分析一般采用真實(shí)的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)而小應(yīng)變分析一般采用工程的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)什么時候激活塑性當(dāng)材料中的應(yīng)力超過屈服點(diǎn)時塑性被激活也就是說有塑性應(yīng)變發(fā)生而屈服應(yīng)力本身可能是下列某個參數(shù)的函數(shù)?溫度?應(yīng)變率?以前的應(yīng)變歷史?側(cè)限壓力?其它參數(shù)塑性理論介紹在這一章中我們將依次介紹塑性的三個主要方面?屈服準(zhǔn)則?流動準(zhǔn)則?強(qiáng)化準(zhǔn)則屈服準(zhǔn)則對單向受拉試件我們可以通過簡單的比

4、較軸向應(yīng)力與材料的屈服應(yīng)力來決定是否有塑性變形發(fā)生然而對于一般的應(yīng)力狀態(tài)是否到達(dá)屈服點(diǎn)并不是明顯的屈服準(zhǔn)則是一個可以用來與單軸測試的屈服應(yīng)力相比較的應(yīng)力狀態(tài)的標(biāo)量表示因此知道了應(yīng)力狀態(tài)和屈服準(zhǔn)則程序就能確定是否有塑性應(yīng)變產(chǎn)生第1頁ANSYS非線形分析指南彈塑性分析屈服準(zhǔn)則的值有時候也叫作等效應(yīng)力一個通用的屈服準(zhǔn)則是VonMises屈服準(zhǔn)則當(dāng)?shù)刃?yīng)力超過材料的屈服應(yīng)力時將會發(fā)生塑性變形可以在主應(yīng)力空間中畫出Mises屈服準(zhǔn)則見圖31在3D中屈服面是一個以σσ12==σ3為軸的圓柱面在2D中屈服面是一個橢圓在屈服面內(nèi)部的任何應(yīng)力狀態(tài)都是彈性的屈服面外部的任

5、何應(yīng)力狀態(tài)都會引起屈服注意靜水壓應(yīng)力狀態(tài)σσ12==σ3不會導(dǎo)致屈服屈服與靜水壓應(yīng)力無關(guān)而只與偏差應(yīng)力有關(guān)因此σ1=180σσ2=3=0的應(yīng)力狀態(tài)比σσ12==σ3180的應(yīng)力狀態(tài)接近屈服Mises屈服準(zhǔn)則是一種除了土壤和脆性材料外典型使用的屈服準(zhǔn)則在土壤和脆性材料中屈服應(yīng)力是與靜水壓應(yīng)力側(cè)限壓力有關(guān)的側(cè)限壓力越高發(fā)生屈服所需要的剪應(yīng)力越大流動準(zhǔn)則流動準(zhǔn)則描述了發(fā)生屈服時塑性應(yīng)變的方向也就是說流動準(zhǔn)則定義了單個塑性應(yīng)plpl變分量εxεy等隨著屈服是怎樣發(fā)展的一般來說流動方程是塑性應(yīng)變在垂直于屈服面的方向發(fā)展的屈服準(zhǔn)則中推導(dǎo)出來的這種流動準(zhǔn)則叫作相關(guān)流

6、動準(zhǔn)則如果不用其它的流動準(zhǔn)則從其它不同的函數(shù)推導(dǎo)出來則叫作不相關(guān)的流動準(zhǔn)則強(qiáng)化準(zhǔn)則強(qiáng)化準(zhǔn)則描述了初始屈服準(zhǔn)則隨著塑性應(yīng)變的增加是怎樣發(fā)展的一般來說屈服面的變化是以前應(yīng)變歷史的函數(shù)在ANSYS程序中使用了兩種強(qiáng)化準(zhǔn)則等向強(qiáng)化是指屈服面以材料中所作塑性功的大小為基礎(chǔ)在尺寸上擴(kuò)張對Mises屈服準(zhǔn)則來說屈服面在所有方向均勻擴(kuò)張見圖3-2第2頁ANSYS非線形分析指南彈塑性分析圖3-2等向強(qiáng)化時的屈服面變化圖由于等向強(qiáng)化在受壓方向的屈服應(yīng)力等于受拉過程中所達(dá)到的最高應(yīng)力隨動強(qiáng)化假定屈服面的大小保持不變而僅在屈服的方向上移動當(dāng)某個方向的屈服應(yīng)力升高時其相反方向的

7、屈服應(yīng)力應(yīng)該降低見圖3-3圖3-3隨動強(qiáng)化時的屈服面變化圖在隨動強(qiáng)化中由于拉伸方向屈服應(yīng)力的增加導(dǎo)致壓縮方向屈服應(yīng)力的降低所以在對應(yīng)的兩個屈服應(yīng)力之間總存一個2σ的差值初始各向同性的材料在屈服后將不再是向同y性的塑性選項(xiàng)ANSYS程序提供了多種塑性材料選項(xiàng)在此主要介紹四種典型的材料選項(xiàng)可以通過激活一個數(shù)據(jù)表來選擇這些選項(xiàng)?經(jīng)典雙線性隨動強(qiáng)化BKIN?雙線性等向強(qiáng)化BISO?多線性隨動強(qiáng)化MKIN?多線性等向強(qiáng)化MISO經(jīng)典的雙線性隨動強(qiáng)化BKIN使用一個雙線性來表示應(yīng)力應(yīng)變曲線所以有兩個斜率彈第3頁ANSYS非線形分析指南彈塑性分析性斜率和塑性斜率由于

8、隨動強(qiáng)化的Vonmises屈服準(zhǔn)則被使用所以包含有鮑辛格效應(yīng)此選項(xiàng)適用于遵守VonMises屈