塑性材料拉伸力學(xué)實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)實(shí)驗(yàn)方法可參考國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 228.1-2010 金屬材料 拉伸試驗(yàn) 第1部分：室溫試驗(yàn)方法》。本文以圓形截面拉伸試驗(yàn)樣件為例利用ansys Workbench仿真塑性材料拉伸力學(xué)試驗(yàn)。根據(jù)GB/T 228.1-2010試驗(yàn)樣件尺寸如下圖所示。

取直徑d0=10mm，L0=5*d0=50mm，Lc=L0+d0/2=55mm，Lt>Lc+4*d0，取Lt=115mm。

2、ANSYS Workbench仿真分析

2.1 材料設(shè)置

在ANSYS Workbench中創(chuàng)建結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析項(xiàng)目（Static Structural）。設(shè)置材料參數(shù)如下：楊氏模量2E11 Pa，泊松比0.325，屈服極限（Tensile Yield Strength）350Mpa，強(qiáng)度極限（Tensile Ultimate Strength）516Mpa。塑性階段采用Multilinear Kinematic hardening(多線性隨動(dòng)強(qiáng)化模型)材料本構(gòu)關(guān)系模型，用列表形式輸入應(yīng)力與塑性應(yīng)變。（關(guān)于Multilinear Kinematic hardening(多線性隨動(dòng)強(qiáng)化模型)材料模型的介紹可

可用電子拉力機(jī)對小試件做力學(xué)性能試驗(yàn)來確定的。通過試驗(yàn)可以得到上述材料應(yīng)力應(yīng)變曲線圖。注意試驗(yàn)得到的是總應(yīng)變，而在上面材料模型中需要的是Plastic Strain，所以還需將試驗(yàn)所得的總應(yīng)變減去對應(yīng)的彈性應(yīng)變（即屈服點(diǎn)之后的每一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的總應(yīng)變減去這個(gè)點(diǎn)對應(yīng)的彈性應(yīng)變，其中彈性應(yīng)變=應(yīng)力/彈性模量，這里不考慮其他因素影響近似認(rèn)為總應(yīng)變=彈性應(yīng)變+塑性應(yīng)變）。

有限元模型

載荷邊界設(shè)置

如果拉力過小會(huì)出現(xiàn)試件根本拉不到屈服階段，如果過大則會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力范圍超過之前設(shè)定的范圍，而出現(xiàn)計(jì)算出錯(cuò)。這里可用理論公式計(jì)算：最大拉力=應(yīng)力*截面積，屈服極限應(yīng)力對應(yīng)拉力為27475N，強(qiáng)度極限應(yīng)力對應(yīng)的拉力為40506N。拉力應(yīng)處于27475N和40506N之間（如果考慮應(yīng)力集中因素可適當(dāng)降低最大拉力）。

由上面的計(jì)算可知拉力為27475N可以達(dá)到屈服極限，40506N可以達(dá)到強(qiáng)度極限。那0-27475N為線彈性階段這里設(shè)置了3步載荷，27475N-40506N為屈服階段設(shè)置了7步載荷。（本例后面9步載荷都為自動(dòng)時(shí)間步長，應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)點(diǎn)一共42個(gè)）。

結(jié)果后處理

求解樣件的位移和等效應(yīng)力，最大等效應(yīng)力隨時(shí)間的變化曲線圖如下圖所示。可以看出剛開始幾步最大應(yīng)力值隨時(shí)間線性增大，后面屈服點(diǎn)附近最大應(yīng)力值有短暫減小過程，然后在穩(wěn)步上升，并且斜率是由大變小的。從圖中可以看出樣件在350MPa附近發(fā)生了屈服變形，仿真結(jié)果與理論解和試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

附件為基于19.2的workbench文件