低率相關性的晶體塑性模型,不同迭代方案計算時間的差異性

常規的唯象晶體塑性模型的流動方程通常使用冪律形式:

低率相關性的晶體塑性模型,不同迭代方案計算時間的差異性的圖1

其中m為率相關系數,對于較小的m值,如≤0.01,整體的響應結果被認為接近率無關響應,然而該參數顯著影響積分效率,對于不同的迭代方案,其對穩定性的影響也不僅相同,這里嘗試進行簡單對比,對比指標和總計算增量步數和計算時間(所有程序均使用單核計算):

所有迭代方案使用相同的硬化模型和相同材料參數,并對包含200個晶粒的多晶模型進行20%的拉伸變形模擬。如下圖所示:

低率相關性的晶體塑性模型,不同迭代方案計算時間的差異性的圖2

(1)對于以彈性變形梯度和塑性速度梯度為迭代變量的寫法:

計算時間:

低率相關性的晶體塑性模型,不同迭代方案計算時間的差異性的圖3

增量步數:

低率相關性的晶體塑性模型,不同迭代方案計算時間的差異性的圖4

(2)以PK2應力和滑移系統當前強度為迭代變量的雙重迭代全隱式迭代方案:

計算時間:

低率相關性的晶體塑性模型,不同迭代方案計算時間的差異性的圖5

增量步數:

低率相關性的晶體塑性模型,不同迭代方案計算時間的差異性的圖6

(3)以PK2應力和滑移系統當前強度為迭代變量的雙重迭代半隱式迭代方案:

計算時間:

低率相關性的晶體塑性模型,不同迭代方案計算時間的差異性的圖7

增量步數:

低率相關性的晶體塑性模型,不同迭代方案計算時間的差異性的圖8

(4)以PK2應力和滑移系統當前強度為迭代變量的單次迭代求解方程組全隱式迭代方案:

計算時間:

低率相關性的晶體塑性模型,不同迭代方案計算時間的差異性的圖9

增量步數:

低率相關性的晶體塑性模型,不同迭代方案計算時間的差異性的圖10

(5)以滑移系剪切應變為迭代變量的迭代方案:

無法完成模擬的收斂!!!

增量步數:

低率相關性的晶體塑性模型,不同迭代方案計算時間的差異性的圖11

(6)以柯西應力為迭代變量的迭代方案:

計算時間:

低率相關性的晶體塑性模型,不同迭代方案計算時間的差異性的圖12

增量步數:

低率相關性的晶體塑性模型,不同迭代方案計算時間的差異性的圖13

(7)以偏應力為迭代變量的迭代方案:

計算時間:

低率相關性的晶體塑性模型,不同迭代方案計算時間的差異性的圖14

增量步數:

低率相關性的晶體塑性模型,不同迭代方案計算時間的差異性的圖15

模擬得到的效果圖:

低率相關性的晶體塑性模型,不同迭代方案計算時間的差異性的圖16

低率相關性的晶體塑性模型,不同迭代方案計算時間的差異性的圖17

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