設計仿真 | 金屬循環塑性實驗數據的參數擬合
概 述
通常需要使用特定的材料模型來模擬金屬在循環荷載條件下的非彈性響應。通過一些實驗測試表明,對金屬進行了多次循環加載試驗,其實驗和結果與現實的實際應用工況息息相關。因此,通過循環荷載試驗估算非彈性材料特性至關重要。
通過簡單的案例講解,介紹金屬試件在考慮經輪效應下進行的實驗循環載荷拉伸試驗,獲取準確的實驗測試數據。基于Nelder-Mead或下山單純形法的數據擬合工具用于確定一組Hashiguchi本構模型材料參數,通過相互驗證,表明該參數與實驗數據相當吻合。
操作流程
2.1
實驗數據介紹及導入
通過對具有棘輪效應的金屬的拉伸實驗,獲取相應實驗數據,輸入數據表中存儲了實驗中的應力-應變曲線,同時還必須知道施加和/或測量先前量的時間步長。因此,輸入數據由三列表表示:第一列包含時間,第二列包含施加的軸向應變,第三列包含測量的拉伸應力。第一列中的數量(即時間)表示表的自變量,而其他兩列定義了因變量(即單軸應變和拉伸應力)。表中的點應按時間順序增加。第一個點應該在時間0,對應的應變和應力等于0。本例中使用的表在marc安裝目錄下保存在ratcheting.txt作為原始格式。
我們首先讀取包含表的文件,然后進行ratcheting.txt,我們將自變量V1定義為時間。上傳的表格包含567個點。為了減少數據擬合過程的計算時間,可以使用“減少數據點”選項減少數據點的數量。生成一個新圖表命名為ratcheting_reduced。通常,該操作不會影響數據擬合和最終結果的參考應力-應變曲線的形狀。執行這些第一步的按鈕順序如下,相應的表屬性菜單如圖1所示。實驗數據的時間應變曲線和相應的縮減曲線分別如圖2和圖3所示。
圖1 減少數據點
圖2 導入數據曲線圖
圖3 處理后曲線
2.2
實驗參數擬合
現在進行實驗數據擬合,從“材料屬性”主菜單下的“實驗數據擬合”菜單。在菜單頂部的“屬性”下,我們從下拉菜單中選擇“可塑性”。在“類型”下的“塑性”部分,從下拉菜單中選擇“循環塑性”。然后,我們可以加載用于數據擬合目的的應力-應變曲線。按下圖4中的單軸塑性試驗按鈕,彈出圖5中的菜單,我們可以選擇適當的表格。在這里,我們選擇名為ratcheting_reduced的點數減少的表。然后選擇循環塑性擬合,打開界面件圖6。
圖4 實驗曲線擬合
圖5 循環塑性擬合界面
圖6 Hashiguchi計算界面
2.3
產生本構參數
通過點擊圖示7界面的計算按鈕,開始迭代求解Hashiguchi模型本構參數。并自動顯示實驗曲線與數據擬合程序得出的曲線,從圖8可以看出存在良好的一致性。然后點擊創建,自動將產生的Hashiguchi本構參數添加到Marc材料屬性中,以便后續給對應單元賦予此材料屬性。
圖7 獲取的本構參數
圖8 實驗曲線和本構參數生成曲線對比
圖9 自動生成對應材料屬性
參 照
敬請參照 “Marc2022.3用戶手冊 e123 案例,案例中含所需要的數據文件。
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