本篇博文是ANSYS與ABAQUS比較系列的第6個算例。對于該算例，本篇博文用ANSYS模擬。

【問題描述】

模擬單向壓縮試驗，材料在壓縮過程中，發生了塑性變形。現在已知其變形過程中真實應力與塑性應變曲線，要用軟件復現此過程。

已知：圓柱試樣直徑為30mm，高50mm。壓頭將其壓縮20mm。

材料的彈性模量為210e3MPa,泊松比為0.3，

材料的真實應力-塑性應變列表如下

【問題分析】

• 分析類型：因為是緩慢加載的，使用靜力學分析。由于是接觸問題，為了保證收斂，使用兩個分析步，第一個分析步稍微有接觸，第二個分析步則壓縮20mm

• 幾何模型：由于是軸對稱，使用軸對稱類型。對式樣使用變形體，對壓頭使用解析剛體；創建時使得壓頭和式樣距離5mm。

• 材料模型：彈塑性材料，按照給定的數據分別輸入彈性數據和塑性數據表格。

• 交互作用：壓頭和試件之間使用無摩擦接觸。

• 邊界條件：試件底邊沒有豎直位移；壓頭分兩次下移，第一次是-5.001mm,第二次達到-25mm

【求解步驟】

1. 單元類型

單元選擇182單元，并設置為軸對稱約束。

2.材料模型

設置材料的彈性屬性，如下圖所示：

再設置材料的塑性模型，如下圖所示：

3.創建幾何模型

創建一個矩形面和一條線，顯示的線體模型如下圖所示：

4.劃分網格

劃分矩形面單元，單元尺寸設置為1.5mm，使用自由網格劃分方式，如下圖所示：

5.創建接觸

壓頭為剛性體，使用剛柔接觸，其中剛性體選擇上面的線，剛性體的控制點可以選擇在幾何體的質量中心；柔性體選擇矩形的兩側面的線和上面的線，其余保持默認，創建完成之后，注意接觸面的法線方向。

6.邊界條件

約束固定底邊；壓頭的控制點在第一個載荷步施加一個UY方向的的位移，值為-5.001mm，并且寫出為第一個載荷步1，如下圖所示：

壓頭控制點在第二個載荷步施加一個UY方向的位移，值為-25mm，并且寫出為第二個載荷2，如下圖所示：

7.求解設置

打開大變形開關，其余保持默認設置；求解方式為基于載荷步求解，如下圖所示：

8.查看后處理

查看等效應變，最大值為0.505889。

查看等效應力，最大值為927.148MPa。

該塑性應變在（0.45，0.55）之間，而對應的應力應該在（921,932）之間。

使用線性插值，可以知道

當塑性應變是0.506時，應力應該是927Mpa

而上述的應力正好是這么多。

這說明參數設置時正確的。

【結論】

分別通過ABAQUS與ANSYS對單向壓縮過程進行模擬，得出以下結論：

（1）從有限元模型建立方面來說，二者建模的方式基本一致，且都用兩個載荷步才易于收斂；

（2）從計算結果方面來說，二者計算的結果基本一致，且與輸入材料的應力應變參數想對應。

本文有考慮不周的地方，請各位CAE朋友提出寶貴意見和建議，謝謝！

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【李祖吉】

來源：宋博士的博客，版權歸作者所有。