一文搞清ABAQUS中真實(shí)應(yīng)力和真實(shí)應(yīng)變
來源:虛擬Abaqus仿真現(xiàn)實(shí)世界
本文先簡要說明如何計(jì)算應(yīng)力和應(yīng)變,再談?wù)劽x和真實(shí)之間的換算關(guān)系,最后以一個(gè)真實(shí)的例子作為基礎(chǔ),進(jìn)行一次分享,有不恰當(dāng)?shù)牡胤秸埜魑豢垂僦刚?/span>
在我們常規(guī)材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),無論是通過拉伸、扭轉(zhuǎn)、壓縮等獲取到的材料性能往往是名義應(yīng)力和應(yīng)變。我們計(jì)算時(shí)使用的材料截面、長度等都沒有考慮其變形帶來的一系列影響,目前沒有什么方法能夠每時(shí)每刻記錄截面如何變化,然后計(jì)算這一時(shí)刻的應(yīng)力,如工程師在測試一根絲材的抗拉強(qiáng)度時(shí),在設(shè)備上輸入的數(shù)值是拉伸前的截面尺寸,這種測試方法對于高塑性的材料來說往往是不科學(xué)的。
一根直徑為3mm的鋼絲在拉伸1mm長度時(shí)不發(fā)生塑性變形,拉伸3mm時(shí)發(fā)生塑性變形。當(dāng)拉伸1mm時(shí)發(fā)生彈性變形,拉伸力釋放后能夠恢復(fù)原來形狀,表現(xiàn)出的是線性特征;在拉伸3mm時(shí)材料發(fā)生了塑性變形,拉伸力釋放后材料沒有恢復(fù)成原來的形狀,表現(xiàn)的是非線性特征,部分位置被拉細(xì),但有一點(diǎn)要注意的塑性變形的材料沒有恢復(fù)到原來的形狀,也沒有保持在加載時(shí)的狀態(tài),在加載釋放后有一定的回彈,這個(gè)回彈是真實(shí)彈性應(yīng)變引起的,另外未回彈的部分是真實(shí)塑性應(yīng)變引起的。
應(yīng)力的計(jì)算公式為:
F為作用在截面上的力,為真實(shí)的力;
A為截面面積,在受力時(shí)可能會(huì)發(fā)生變化。
應(yīng)變計(jì)算公式為:
在使用ABAQUS仿真時(shí),如果我們的材料屬于塑性材料范疇,分析時(shí)涉及較大變形,在分析時(shí)必須將其應(yīng)力和應(yīng)變定義成真實(shí)應(yīng)力和真實(shí)應(yīng)變,我們就需要將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中得到的名義數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成真實(shí)數(shù)據(jù)。
總結(jié)來說,如果不使用真實(shí)應(yīng)力與真實(shí)應(yīng)變,我們就不能分析出我們想要的較為準(zhǔn)確結(jié)果,這里考慮的是材料的非線性問題。
應(yīng)力轉(zhuǎn)化的思想:認(rèn)為在變形前后材料的密度和重量不變,所以材料的體積也不變,即:
感興趣的小伙伴可進(jìn)行計(jì)算,下面直接給出轉(zhuǎn)化公式:
本例以我參考某材料曲線中的數(shù)據(jù)作為依據(jù),工程師在實(shí)際中可根據(jù)自己所選的材料測出的名義數(shù)值做轉(zhuǎn)換:
在上述圖中找出幾個(gè)點(diǎn),作為名義應(yīng)力與名義應(yīng)變,記錄到表格,(注意圖中標(biāo)出的序號與下表數(shù)據(jù)無關(guān))如下:
按照③中的三個(gè)公式,完善上表,將綠色標(biāo)出的值填入ABAQUS材料特性定義中即可。塑性應(yīng)變的初始值為0,因?yàn)殚_始發(fā)生塑性應(yīng)變,此時(shí)沒有積累所以量為0。
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