顯式晶體塑性大變形模擬案例

顯式模擬的顯著優(yōu)勢(shì)就是在大變形接觸方面,通過(guò)大變形測(cè)試顯式晶體塑性計(jì)算效率。共包含兩個(gè)案例。

案例一:包含1000個(gè)晶粒20萬(wàn)單元在工程應(yīng)變30%情況下,多晶變形模擬的結(jié)果。其中初始取向隨機(jī),采用質(zhì)量縮放加快求解效率,模擬采用經(jīng)典的唯象模型,硬化基于Voce硬化定律(Vpsc應(yīng)用的硬化)(可以考慮初始的高應(yīng)變硬化以及后期的低應(yīng)變硬化)。模擬材料為鎳基高溫合金,參數(shù)取自文獻(xiàn)。Voce硬化公式為

顯式晶體塑性大變形模擬案例的圖1

初始幾何模型根據(jù)Neper生成(晶體取向隨機(jī)),模型如下:顯式晶體塑性大變形模擬案例的圖2

模擬計(jì)算時(shí)間如下(大約2小時(shí)):

顯式晶體塑性大變形模擬案例的圖3

模擬結(jié)果如下:

顯式晶體塑性大變形模擬案例的圖4

應(yīng)變分布情況

顯式晶體塑性大變形模擬案例的圖5

應(yīng)力分布情況

顯式晶體塑性大變形模擬案例的圖6

變形之后取向分布

顯式晶體塑性大變形模擬案例的圖7

應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)


案例二:包含500個(gè)晶粒10萬(wàn)單元的小球沖擊模擬,檢驗(yàn)程序在接觸方面的穩(wěn)定性。

其中板使用晶粒模型,小球使用純彈性模型,并約束為剛體,通過(guò)給小球施加位移邊界,建立小球與板的沖擊。

幾何模型如下:

顯式晶體塑性大變形模擬案例的圖8

計(jì)算耗時(shí)30分鐘,模擬結(jié)果如下

顯式晶體塑性大變形模擬案例的圖9

應(yīng)變分布情況

顯式晶體塑性大變形模擬案例的圖10

應(yīng)力分布情況

可見(jiàn)在使用顯式晶體塑性模擬大變形和接觸問(wèn)題時(shí)較為合適,可以避免收斂性問(wèn)題,但使用質(zhì)量縮放要注意動(dòng)能和總能量比值在合理的范圍,模擬中檢測(cè)法線,相同參數(shù)情況下,顯式結(jié)果與隱式結(jié)果在變形達(dá)到50%工程應(yīng)變時(shí),兩者的分布幾乎一致。因此模型結(jié)果可以確認(rèn)為合理。

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