米塞斯
關注創建者：Alex丶 創建時間：2020-12-31
米塞斯的視頻教程
HyperMesh+ABAQUS（接觸 /螺栓預緊力/載荷步等）結構件分析教程
，主應力，位移等； 13、講解米塞斯應力與屈服強度的關系，為什么我們要查看米塞斯應力，為什么米塞斯應力小于屈服強度即可？
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米塞斯的實例教程
1）米塞斯模型為經典的彈塑性本構，主要用來模擬金屬材料在外荷載作用下的彈塑性行為
2）具體為金屬在各向均勻受壓狀態下不會產生塑性變形，只有在剪切作用下會發生塑性變形
3該Fortran代碼為Abaqus的外接子程序(user subroutine)，可用于學習最簡單的彈塑性本構的編寫過程
米塞斯模型的適用范圍及屈服面形狀
所編寫米塞斯模型UMAT子程序
這個案例是一個驗證馮-米塞斯(von Mises)塑性準則小白案例,結構是個立方體1*1*1，主要是對本構模型的一個回顧。因為7、8年沒怎么摸過了（之后想用abaqus編一些自己的本構模型），所以先做了這么一個驗證模型。付費內容里面有完整的cae操作流程，并給了流程的inp文件，可以下載。
1. Part 創建 （3D）
Next:
點擊Rectangle 分別輸入坐標（0，0）和（1，1），
正方形建好后重新點，底部點done
Next：Depth 改為1，然后點ok，出現1*1*1的立方體
但當刀具鈍圓半徑為5μm時，后刀面上的米塞斯應力范圍最廣，且最大應力超過2500MPa。故過小的刀具鈍圓半徑會引起刀具磨損加快，導致刀具壽命降低，但過大的刃口值同時會引起軸向力的增大，對刀具性能產生負面影響。因此，在拉刀前角和后角分別為18°和3°，拉削速度及齒升量分別為5m/min和0.05mm的工況下，選擇10～15μm的刃口半徑值理論上應具有更好的加工和磨損壽命表現。
圖9 工件材料流速云圖對比
4 結束語
本文針對航空發動機渦輪盤用拉刀微刃口展開了系列研究，應用Advant Edge仿真軟件對特定拉削工況下的不同刃口大小值刀具進行了有限元仿真分析，對切削過程中的溫度、米塞斯應力、軸向力及工件材料流動速度等展開了分析和討論。得出了如下結論。
1）在拉削速度為5m/m i n的工況下，刃口各個區域最高溫度均在200℃以下，且在鈍圓刃口半徑5～30μm的區間內溫度變化較小。但總體來說，拉刀刃口溫度和溫升范圍會隨著刃口半徑的增加而增大。
2）拉刀刃口在拉削過程中所受米塞斯應力主要集中于后刀面。當刃口半徑R=5μm時，刀具后刀面所受米塞斯應力范圍最廣、數值最大，預示著較差的拉削性能和較短的刀具壽命，相反，選擇刃口半徑10～15μm的拉刀所受的米塞斯應力會相對較小，預示著更長的刀具壽命。
3）切削力會隨著刀具刃口半徑的減小而降低，不同刃口間的切削力大小差異在Y軸向上表現更為明顯。主要原因是刃口半徑增大會使工件材料的耕犁作用不斷增強，刃口受到的切削阻力也由此不斷增大。此外，增大拉刀刃口半徑會導致刃口處的材料流動速度降低，更容易出現工件材料流動的局部停滯現象。
展開 （1）使用5mm的單元尺寸對該面進行網格劃分
得到的有限元模型如下
計算結束后，繪制該面的米塞斯應力云圖如下，此時，固定端的上下邊沿顯現出最大值。
（2）使用2mm的單元尺寸對該面進行網格劃分
得到的有限元模型如下
計算結束后，繪制該面的米塞斯應力云圖如下，此時，固定端的上下邊沿顯現出最大值，但應力值上升。
（3）使用1mm的單元尺寸對該面進行網格劃分
得到的有限元模型如下
計算結束后，繪制該面的米塞斯應力云圖如下，此時，應力最大值點已經轉移到臺肩處，應力大幅度增加。
（4）繼續使用1mm的單元尺寸對該面進行網格劃分，但是對上述應力最大值點局部加密網格。
得到的有限元模型如下
計算結束后，繪制該面的米塞斯應力云圖如下，此時，應力最大值點仍舊在臺肩處，應力暴增。
（5）繼續使用1mm的單元尺寸對該面進行網格劃分，但是對上述應力最大值點局部加密網格第二次。
得到的有限元模型如下
計算結束后，繪制該面的米塞斯應力云圖如下，此時，應力最大值點仍舊在臺肩處，應力繼續暴增。
5）繼續使用1mm的單元尺寸對該面進行網格劃分，但是對上述應力最大值點局部加密網格第三次。
得到的有限元模型如下
計算結束后，繪制該面的米塞斯應力云圖如下，此時，應力最大值點仍舊在臺肩處，應力以幾倍的速度上升，結果已經毫無意義。
【評論】
· 有限元軟件無法計算尖銳轉角處的應力。
· CAE分析中，如果我們得到的模型中存在尖銳轉角，那么一定要高度警惕，需要仔細詢問該模型是否已經經過了簡化。
· 如果我們得到了一個尖銳轉角的模型，而又確信該處并非我們所關注的地方，那么在計算時，就不要對此處加密網格，而只是在我們所關心的地方加密網格。
如果我們得到的是有倒角的模型，那么當我們對之做簡化而刪去倒角時，一定要謹慎。
展開 幅值曲線、光斑約束定義
F = p
RETURN
END
VDLOAD顯式沖擊圓形和方形光斑對比
米塞斯應力：圓形成四周擴散形式，方形相對范圍較小
等效塑性應變：圓形中心區域變形較大，方形整體變形均勻，頂點處出現應力集中，變形過大
DLOAD隱式沖擊圓形和方形光斑對比
隱式計算時間成本較長，此處計算到1.5e-8
米塞斯應力：圓形呈高斯分布，方形均勻
等效塑性應變：與顯式規律基本一致
圓形光斑經VDLOAD顯式和DLOAD隱式沖擊下對比
米塞斯應力：隱式計算得到的應力分布相對均勻，且數值相對較小，但是云圖數值基本相近
等效塑性應變：隱式計算塑性變形相對均勻，變形相對較小
雖然隱式得到的結果相對均勻準確，但是計算成本相比較高。
方形光斑經VDLOAD顯式和DLOAD隱式沖擊下對比
米塞斯應力：顯式更加均勻，無應力集中產生，隱式計算結果頂點處產生應力集中
等效塑性變形：顯式計算得到的結果相比隱式更加均勻
位移比較，無明顯區別
方形實際沖擊過程并不會出現頂點的應力集中現象，模擬與網格相關，網格大小盡量能被程序所定義的約束坐標值整除。
方形光斑的應力和應變整體相對均勻，實際激光噴丸過程中方形光斑的沖擊對表面完整性更加有利。
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Johnson-Cook塑性模型是一種具有硬化規律和速率依賴的解析形式的米塞斯塑性模型，主要適用于許多材料的高應變率變形模擬，包括大多數金屬。
(3) 查看應力分布：變量選擇“Mises”（米塞斯應力），可觀察到撞擊瞬間兩球接觸區域的應力集中現象，最大應力出現在接觸點附近，符合彈性撞擊的應力分布規律。
4.2動畫演示撞擊過程
(1) 點擊左側工具欄中的【Animate】→【Play】，可動態演示臺球撞擊的完整過程，直觀觀察兩球的運動狀態變化。
并不簡單的彈塑性本構子程序6個月前
同時計算應力偏量，得到米塞斯等效應力和塑性流動方向，這些是判斷材料是否屈服的關鍵參數。
5.彈塑性判別
然后進行彈塑性判別。將當前等效應力與更新后的屈服應力進行比較：
若未達到屈服，材料表現為彈性響應，應變增量全部轉化為彈性應變，應力通過彈性剛度矩陣直接計算得到。
若超過屈服，材料進入塑性狀態，此時需要計算塑性應變增量。
圖11 基礎加速度激勵施加
點擊求解，大約10s完成計算，查看米塞斯應力均方根值，通過極值顯示可以定位到需關注的高應力區，可據此進一步評估結構的應力可靠性和疲勞性能。同樣的方法，可以得到其他方向隨機振動仿真結果。
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</figure><p><br></p><p><strong>圖11 基礎加速度激勵施加</strong></p><p><br></p><p>點擊求解，大約10s完成計算，查看米塞斯應力均方根值
其對應的應力結果如下：
1.Equivalent von-mises米塞斯應力，第四強度理論的應力
2.Maximum principal最大主應力，s1
3.
65 - 掃描十六進制
66 - Tetra Mesh
67 - 使用批量網格Tet
68 - 剛性元素
69 - 剛性創建
70 - 剛性的應用
71 - 螺栓連接1
72 - 螺栓連接2
73 - 線性分析
74 - 壓力vs應變ANSA
75 - 馮·米塞斯壓力理論
LS-DYNA——等效塑性應變11個月前
其它應變也可以在LS-PrePost中進行繪制顯示：
FCOMP>Infin；（無窮小或工程應變）
FCOMP>Green
FCOMP>Almansi
等效應力，也稱為馮-米塞斯應力，定義如下：
sigvm=1/sqrt(2)*sqrt[(sigx-sigy)^2+(sigy-sigz)^2+(sigz-sigx)^2+6*sigxy^2+6*sigyz^2+6*
梁模擬 – 靜態結構分析11個月前
本研究評估了該梁在彎曲作用下的結構性能，并根據馮·米塞斯應力準則確定了其安全系數 (FOS)。
這個案例是一個驗證馮-米塞斯(von Mises)塑性準則小白案例,結構是個立方體1*1*1，主要是對本構模型的一個回顧。因為7、8年沒怎么摸過了（之后想用abaqus編一些自己的本構模型），所以先做了這么一個驗證模型。付費內容里面有完整的cae操作流程，并給了流程的inp文件，可以下載。
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