Ansys本構(gòu)方程
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
Ansys本構(gòu)方程的實(shí)例教程
在實(shí)際中，它被證實(shí)在測(cè)定粘性方面是精確的
pom－pom model（DCPP）一個(gè)新的粘彈性方程。適于描述有枝的聚合物
翻譯的資料，若有不足歡迎指正
】
G = PROPS(2) 【本構(gòu)參數(shù)】
H = PROPS(3) 【本構(gòu)參數(shù)】
T = PROPS(4) 【判據(jù)參數(shù)】
*
*
*
DO K = 1, NBLOCK
C
STATENEW(K,2)=STATEOLD(K,2)+STRAININC(K,1)
IF(STATEOLD(K,1).EQ.ONE)THEN
STRESSNEW(K,1)=F*(exp(H*STATENEW(K,2))
1 -exp(G*STATENEW(K,2))) 【材料本構(gòu)關(guān)系式，計(jì)算應(yīng)力】
IF(STRESSNEW(K,1).GE.T)THEN 【應(yīng)力判定】
STATENEW(K,1)=ZERO
write(100,*) 'K=',K 【寫入數(shù)據(jù)】
write(100,*) 'steptime=',STEPTIME 【寫入數(shù)據(jù)】
write(100,*) ' stress-crack=',STRESSNEW(K,1) 【寫入數(shù)據(jù)】
ELSE
STATENEW(K,1)=ONE
STRESSPOWER = HALF *
1 ( ( STRESSOLD(K,1)+STRESSNEW(K,1) )*STRAININC(K,1) ) 【更新應(yīng)力】
C
C
ENERINTERNNEW(K) = ENERINTERNOLD(K)
1 + STRESSPOWER / DENSITY(K) 【更新內(nèi)能】
END IF
ELSE
STATENEW(K,1)=ZERO
展開 </p><p><br></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0); background-color: transparent;"> 非彈性非牛頓流體有多種本構(gòu)定律，需要擬合多個(gè)系數(shù)，此次的模型通過在comsol內(nèi)置全局最小二乘目標(biāo)優(yōu)化，進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，優(yōu)化本構(gòu)方程系數(shù)，讓本構(gòu)方程的結(jié)果更貼近實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。</span></p><p> 通常非彈性非牛頓流體的本構(gòu)定律有如下幾種，剪切速率和動(dòng)力粘度的方程展示在下列。</p><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%"><img title="QQ圖片20210127153318.png" style="max-width:760px;" alt="QQ圖片20210127153318.png" src="https://img.jishulink.com/upload/202101/f1bb0b848de4441c92d73ebeb33bd7bc.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202101/f1bb0b848de4441c92d73ebeb33bd7bc.png?image_process=/format,webp/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202101/f1bb0b848de4441c92d73ebeb33bd7bc.png?
展開 利用蠕變本構(gòu)方程，可以模擬材料在實(shí)際工作條件下的長(zhǎng)期變形，預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的壽命，這對(duì)于長(zhǎng)期在高溫條件下服役的產(chǎn)品尤為重要，有利于優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和性能。本文采用電工電子產(chǎn)品殼體常用ABS材料進(jìn)行研究，依據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)擬合得到ABS蠕變本構(gòu)方程，并根據(jù)時(shí)間-溫度-應(yīng)力等效原理對(duì)其在較長(zhǎng)時(shí)期的蠕變變形情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，為ABS材料的使用穩(wěn)定性提供一些參考。
采用DMA三點(diǎn)彎曲測(cè)試，分別測(cè)試45°C和55°C下0.3MPa、0.6MPa、1.2MPa下的100h的蠕變測(cè)試，得到蠕變應(yīng)變-時(shí)間曲線，如圖1所示。同時(shí)測(cè)試試樣楊氏模量和泊松比，如表1所示。
a. 45℃不同應(yīng)力水平下的蠕變應(yīng)變曲線
b. 55℃不同應(yīng)力水平下的蠕變應(yīng)變曲線
圖1 不同溫度下的蠕變應(yīng)變-時(shí)間曲線
表1 45℃下的楊氏模量和泊松比
1. 蠕變本構(gòu)方程擬合
蠕變應(yīng)變-時(shí)間曲線一般分為三個(gè)階段：蠕變減速階段，穩(wěn)定恒速階段和蠕變加速階段，根據(jù)測(cè)試情況只有前兩個(gè)階段。一般情況下，蠕變應(yīng)變（蠕變應(yīng)變率）是時(shí)間、應(yīng)力、應(yīng)變、溫度的函數(shù)，蠕變應(yīng)變及蠕變應(yīng)變率可以使用時(shí)間、溫度、應(yīng)力、應(yīng)變相關(guān)函數(shù)的乘積來表示，具體如下公式（1）：
對(duì)于只有前兩個(gè)階段的測(cè)試情況，比較合適的本構(gòu)方程主要有時(shí)間硬化本構(gòu)、應(yīng)變硬化本構(gòu)、指數(shù)類本構(gòu)等，穩(wěn)定階段的本構(gòu)方程對(duì)僅關(guān)注蠕變第二階段有良好效果。測(cè)試過程中，保持應(yīng)力不變，適用于時(shí)間-硬化本構(gòu)，應(yīng)變硬化本構(gòu)方程適合變應(yīng)力的蠕變過程。
采用時(shí)間-硬化本構(gòu)方程對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，通過擬合45℃下0.3MPa和0.6MPa的本構(gòu)方程，得到相關(guān)本構(gòu)參數(shù)（硬化常數(shù)A，硬化指數(shù)n，時(shí)間硬化指數(shù)m）及時(shí)間-應(yīng)變本構(gòu)方程：
2.
展開 粘彈性本構(gòu)方程是研究聚合物的流動(dòng)性質(zhì)，polyflow提供了積分型和微分型本構(gòu)方程，對(duì)于初學(xué)者在運(yùn)用這兩種方程的時(shí)候經(jīng)常會(huì)遇到一些收斂的問題(滿足網(wǎng)格質(zhì)量要求情況下)，下面我們簡(jiǎn)單來分析一下這其中的原因，為了更好的說明這種現(xiàn)象，研究從KBKZ積分粘彈性方程來說明。
polyflow中KBKZ粘彈性方程
K-BKZ模型能夠很好地描述粘彈性流體剪切變稀，拉伸黏度，以及彈性方面的第一第二法向應(yīng)力差，其方程中附加應(yīng)力張量可分為兩個(gè)部分：T1黏彈部分，T2純黏部分
其中m(t-s)是記憶函數(shù)，反映材料的時(shí)間依賴性；i指的是第i個(gè)松弛模量，H是阻尼函數(shù)，θ是控制法向應(yīng)力差比值的一個(gè)標(biāo)量
在polyflow中需要定義時(shí)間松弛譜，我們定義6個(gè)松弛時(shí)間對(duì)分別如下
物理模型（全長(zhǎng)尺寸大概200mm左右）
邊界條件
入口速度100mm/s(紅色)
計(jì)算結(jié)果
是不是很蛋疼…………………………？是的。
簡(jiǎn)要分析：t流動(dòng)≈200/100=2s,也就是說聚合物在該區(qū)域中的流動(dòng)時(shí)間最多為2s（按照壁面無滑移來說的話壁面上的聚合物速度為0），那么對(duì)于松弛時(shí)間譜上1.999和2.999這兩個(gè)時(shí)間的話，polyflow到底有沒有參與計(jì)算呢？有點(diǎn)懷疑。因此把松弛時(shí)間譜的個(gè)數(shù)降為4個(gè)的情況繼續(xù)算.
驚奇的發(fā)現(xiàn)，在去掉了2個(gè)貌似不合理的時(shí)間松弛譜之后，計(jì)算收斂了。有點(diǎn)讓人費(fèi)解，為了研究的方便，我們?nèi)啥说膲毫祦硌芯俊．?dāng)然了這過程中涉及到時(shí)間松弛譜個(gè)數(shù)的選擇。
那么我們的懷疑的對(duì)象該不該指向這個(gè)polyflow處理時(shí)間松弛譜上呢？
展開 
Ansys本構(gòu)方程的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
Ansys本構(gòu)方程的最新內(nèi)容
在生活中有不少具有蠕變和應(yīng)力松弛現(xiàn)象的例子。例如在燈柱之間，燈絲圈會(huì)隨著時(shí)間不斷下垂變長(zhǎng)，這是燈絲自身重量引發(fā)的蠕變。緊固件如密封圈在放置一段時(shí)間后變松了，這是因?yàn)榘l(fā)生了應(yīng)力松弛現(xiàn)象。打包帶變松，緊繃的橡皮筋變松等都是應(yīng)力松弛現(xiàn)象。在一些產(chǎn)品設(shè)計(jì)如壓力容器，蠕變和應(yīng)力松弛可能引起產(chǎn)品失效，此時(shí)蠕變和應(yīng)力松弛是需要重點(diǎn)考慮的因素。
利用蠕變本構(gòu)方程，可以模擬材料在實(shí)際工作條件下的長(zhǎng)期變形
主程序：
subroutine usermat(
& matId, elemId,kDomIntPt, kLayer, kSectPt,
& ldstep,isubst,keycut,
& nDirect,nShear,ncomp,nStatev,nProp,
& Time
STEP 1：選擇材料庫(kù)中hyperelastic experiment data 選擇要輸入的材料曲線類型，例如單軸測(cè)試數(shù)據(jù)、雙軸測(cè)試數(shù)據(jù)、剪切測(cè)試數(shù)據(jù)。可只輸入一種或者兩種，或者三種都輸入。數(shù)據(jù)越多，擬合數(shù)據(jù)材料性能越接近實(shí)驗(yàn)材料性能，當(dāng)然也和仿真關(guān)注的材料行為有關(guān)。
STEP 2：在材料曲線表格里輸入或者直接粘貼材料曲線數(shù)據(jù)，注意是工程材料曲線。
STEP 1：選擇材料庫(kù)中hyperelastic experiment data 選擇要輸入的材料曲線類型，例如單軸測(cè)試數(shù)據(jù)、雙軸測(cè)試數(shù)據(jù)、剪切測(cè)試數(shù)據(jù)。可只輸入一種或者兩種，或者三種都輸入。數(shù)據(jù)越多，擬合數(shù)據(jù)材料性能越接近實(shí)驗(yàn)材料性能，當(dāng)然也和仿真關(guān)注的材料行為有關(guān)。
STEP 2：在材料曲線表格里輸入或者直接粘貼材料曲線數(shù)據(jù)，注意是工程材料曲線。
* TEMPNEW, STRETCHNEW, DEFGRADNEW, FIELDNEW,
C WRITE ONLY -
* STRESSNEW, STATENEW, ENERINTERNNEW, ENERINELASNEW )
C
INCLUDE 'VABA_PARAM.INC'
C
DIMENSION COORDMP
眾所周知，在ANSYS/LSDYNA中JH-2模型適用于模擬大變形材料的力學(xué)行為的，用于陶瓷、玻璃、藍(lán)寶石等硬脆材料的力學(xué)模擬中，JH-2本構(gòu)模型具有三類參數(shù)，分別對(duì)應(yīng)著LSDYNA材料卡片中的三類指標(biāo)，本構(gòu)參數(shù)眾多，那么對(duì)于了解其真實(shí)含義至關(guān)重要，對(duì)此，筆者在查閱文獻(xiàn)基礎(chǔ)下總結(jié)了各個(gè)參數(shù)的準(zhǔn)確含義并對(duì)其背后的數(shù)學(xué)公式的前后推導(dǎo)順序做出了總結(jié)，如圖1所示。
圖1
文獻(xiàn)中給出了比較權(quán)威的關(guān)于氧化鋁陶瓷的
請(qǐng)問一下，像這種需要同時(shí)考慮受拉和受壓，且屈服強(qiáng)度不同的材料本構(gòu)，如何在ansys輸入？謝謝~
01 引子
橡膠材料是典型的超彈性材料，要獲取超彈性材料本構(gòu)模型（常見有Mooney-Rivlin、Ogden、Yeoh等），一般需要做一系列標(biāo)準(zhǔn)橡膠試驗(yàn)并進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合。
本例演示了ANSYS對(duì)超彈性材料的曲線擬合能力，并通過有限元分析與拉扭試驗(yàn)的對(duì)比，驗(yàn)證所建立的本構(gòu)模型的有效性。
常見的橡膠標(biāo)準(zhǔn)拉伸試驗(yàn)
<p>開放群：566811107（資料多，不僅限交流）</p><p>群一：836281296</p><p>群二：594368389 </p><p>群三：1080606488 </p><p>群四： 678357196 </p><p>我的qq： 209870384有興趣的可以加我，交流模型。</p><p><span
25中金屬材料的狀態(tài)方程和Johnson-cook本構(gòu)和Johnson-cook斷裂失效參數(shù)，囊括了鋁，銅，鋼，鈦，鉛，鎢等常見的材料，完整的D1-D5參數(shù)，稀缺資源，具有較高的參考價(jià)值。
