有限元材料的塑性變形和殘余應(yīng)力

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),零部件在運(yùn)行過程中允許小范圍的塑性變形或者應(yīng)力超出屈服強(qiáng)度不超過10%,但需考慮殘余應(yīng)力對疲勞壽命的影響,這里介紹下有限元分析零件的塑性變形和殘余應(yīng)力計算。

1.定義材料非線性特性,雙線性隨動強(qiáng)化材料。這里材料定義為Q235,屈服強(qiáng)度235MPa,抗拉強(qiáng)度450MPa,彈性模量210GPa,切向模量1.5GPa,泊松比0.3。

 

有限元材料的塑性變形和殘余應(yīng)力的圖1

 

2.建立3d 模型,為簡化起見,建立一個長方體(10x10x100mm)

 

有限元材料的塑性變形和殘余應(yīng)力的圖2

  

3.劃分網(wǎng)格,單元選用六面體單元。

有限元材料的塑性變形和殘余應(yīng)力的圖3

 4.定義邊界條件,一端固定,另一端施加30000N的拉力。這里一定要施加一個足夠大的力,以能讓材料產(chǎn)生塑性變形。

(至少要添加2個載荷步,以便觀察卸載之后的塑性變形和殘余應(yīng)力)

有限元材料的塑性變形和殘余應(yīng)力的圖4

 

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有限元材料的塑性變形和殘余應(yīng)力的圖6

5.求解,求解過程中一定要把大變形打開。

看看卸載之后的塑性變形和殘余應(yīng)力,載荷卸去之后,零件仍有4.3mm的永久變形,殘余應(yīng)力也達(dá)到了100多兆帕,這里主要是應(yīng)為應(yīng)力集中的影響。

有限元材料的塑性變形和殘余應(yīng)力的圖7

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有限元材料的塑性變形和殘余應(yīng)力的圖9

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