ABAQUS彈塑性分析的基本方法
在ABAQUS中進行彈塑性分析時,最主要的操作是按照下面介紹的方法來定義塑性材 料數據(即應力應變關系"如果模型的位移較大.則應設定幾何非線性參數Nlgeom,相應的關鍵詞為*STEP, NLGEOM =Yes。
☆ ABAQUS/CAE操作:Step模塊,主菜單Step-?Create,在Edit Step對話框中把 Nlgeom設為 On。
☆提示:彈塑性分析中并不一定總要考慮幾何非線性, “幾何非線性”的含義是位移的大小對結構的響應發生影響,例如大位移、大轉動,初始應力、幾何剛性化和突然翻轉等。
在ABAQUS中定義塑性材料數據的方法是:按照下面的式(6-2)-式(6-4),將單向拉伸或壓縮試驗得到的名義應力和名義應變s一數據換算為其實應力和塑性應變。
單向拉伸/壓縮試驗中得到的數據通常是以名義應變和名義應力
表示的,其計算公式為
然后在ABAQUS/CAE或INP文件中給出一系列由真實應力和塑性應變所構成的數據點,ABAQUS將自動在各數據點之間進行線性插值。在ABAQUS中定義塑性材料的關鍵詞 為
*MATERIAL, NAME =〈材料名稱 >
.......
* PLASTIC
〈屈服點處的真實應力〉.0
<真實成力〉,<塑性應變〉
☆提示:關鍵詞*PLASTIC 下面各個數據行中的第二項數據必須為0,其含義為:在屈服點處的塑性應變為0,如果此處的值不為0,在運行時會出現以下錯誤信息:
??? ERROR: THE PLASTIC STRAIN AT FIRST YIELD MUST BE ZERO”。
☆ ABAQUS/CAE 操作:Property 模塊,主菜單 Material—Create,選擇 Edit Material 對話框中的Mechanical-Piastfcity-.Plastic (金屬材料的典型塑性理論)。然后將真實應力和塑性應變輸入數據表中。
例如,下面的語句定義了圖6-2所示的塑性材料數據(由鋼的單向壓縮試驗而得到)
*Material, name = Material-1
*Elastic
21000, 0.3
*Plastic
418, 0
500. 0.01581
605. 0.02983
695. 0. 056
780, 0.095
829. 0.15
882. 0.25
908, 0.35
921, 0.45
932, 0.55
955, 0.65
988, 0.5
1040. 0.85
☆提示:關鍵詞*PLASTIC下面各個數據行中的塑性應變必須按照遞增的順序排列,否則在運行時會出現以下錯誤信息:
ERROR: THE INDEPENDENT VARIABLES MUST BE ARRANGED IN ASCENDING ORDER"
☆提示:上例中的最大塑性應變為0.85,相應的真實應力為1040MPa,其含義為:材料的應力達到1040MP后,材料變為理想塑性(圖6-2中的虛線部分).即材料會持續變形,直到應力降至小于或等于1040MPa,換言之,在理想塑性狀態下,應力和應變值不是一一對應的。而這有可能會造成收斂問題。因此,在設定關鍵詞*PLASTIC的塑性數據時,應盡可能讓其中最大的真實應力和塑性應變大于模型中可能出現的應力應變值。
☆提示:塑性應變較小時,由單向拉伸試驗和單向壓縮試驗所得到的真實應力-真實應變關系曲線是基本一致的。當塑性應變很大時,單向拉伸試瞼中的試樣會出現縮頸.而単向壓縮試驗中摩擦力的影響變大,試樣會出現鼓形,因此這兩種試驗的結果在塑性應變很大時都是不精確的.用戶應該仔細考察大變形分析結果的準確性。
在同一個模型中可以混合使用彈塑性材料和線彈性材料。為縮短計算時間,可以只將所關心的重要部位設置為彈塑性材料,而將不重要的部位設置為線彈性材料,前提是這樣的設置不會影響對重要部位的分析精度。
本節摘自書籍《Abaqus 有限元分析實例詳解》-石亦平。
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