非局部效應建模的案例
設計仿真 | Marc基于非局部效應Lemaitre損傷模型小結
01
概 述
對于常規的CAE失效問題，針對以不同的單元網格尺寸建模分析韌性金屬材料損傷模型，而損傷變量取決于（局部）總等效塑性應變，導致仿真結果隨網格尺寸變化的差異性。在模擬過程中，因局部效應引起的模型應變局部軟化將從損傷累積失效點開始，歸因于應變局部軟化，為得到精確結果而細化網格往往引起仿真的求解困難，甚至導致求解無法收斂，計算中途停止的問題。
為了避免此類數值求解問題發生，我們會使用非局部效應（不考慮局部效應）總等效塑性應變來計算損傷變量，由結構過程計算的總等效塑性應變場被轉換為非局部效應（交錯方法），意味著將局部值“擴散”為非局部值，應變擴散由長度參數控制，以這種方式，應變局部效應不受定單元網格尺寸控制，而是受“非局部長度參數”限制（這與真實材料中發生的情況類似，應變局部效應將分布在相對較小的區域上），換句話說，該分析對網格細化不敏感。
02
案例分析過程
用軸對稱單元分析開槽圓柱桿，材料為具有應變硬化的彈塑性材料。
展開 一類非局部GTN模型------考慮應變梯度效應GTN模型
應變梯度模型（Strain Gradient Model）是一種材料模型，由 Gurtin 和 Sternberg 在 1962 年引入的，用于研究非局部效應對連續介質行為的影響。然而，這個模型直到近年來才開始在納米材料領域得到廣泛的應用和研究。材料被視為連續、均質的介質，其行為由宏觀應力和應變張量描述。然而，當材料的尺寸減小到與其微結構大小相同的數量級時，傳統模型就不再適用，因為微觀結構的影響變得更加顯著。
應變梯度模型引入了一個額外的應變梯度項來描述材料的非局部行為。這個梯度項捕捉了在微觀尺度上材料應變的變化率。
相對于傳統塑性模型，應變梯度塑性模型的主要優勢體現在
更準確地描述納米尺度下的材料行為。在納米尺度下，材料的微觀結構對其力學行為有著重要的影響。傳統的連續介質力學模型無法很好地描述這種非局部行為，而應變梯度模型通過引入應變梯度項，可以更準確地描述納米材料的力學行為。
提高了預測材料性質的能力。應變梯度模型可以更好地捕捉材料的微觀尺度下的非局部效應，從而提高了模型預測材料力學性質的能力。
可以揭示材料行為的新特性。應變梯度模型可以更好地描述納米材料的強度、韌性、斷裂行為等特性，從而有助于揭示材料行為的新特性和機制。
為納米加工和納米器件設計提供了指導。應變梯度模型可以幫助人們更好地理解納米材料的力學行為，從而為納米加工和納米器件設計提供指導。例如，在設計納米器件時，需要考慮材料的強度、韌性等特性，應變梯度模型可以幫助人們更準確地預測這些特性，從而指導器件的設計和優化。
在過去的幾十年中，應變梯度模型得到了不斷的發展和完善。其中一個重要的進展是基于變分原理的應變梯度模型，這種方法可以更好地處理材料的宏觀和微觀結構之間的相互作用。
展開 設計仿真 | Marc基于非局部效應Lemaitre損傷模型小結
01
概 述
對于常規的CAE失效問題，針對以不同的單元網格尺寸建模分析韌性金屬材料損傷模型，而損傷變量取決于（局部）總等效塑性應變，導致仿真結果隨網格尺寸變化的差異性。在模擬過程中，因局部效應引起的模型應變局部軟化將從損傷累積失效點開始，歸因于應變局部軟化，為得到精確結果而細化網格往往引起仿真的求解困難，甚至導致求解無法收斂，計算中途停止的問題。
為了避免此類數值求解問題發生，我們會使用非局部效應（不考慮局部效應）總等效塑性應變來計算損傷變量，由結構過程計算的總等效塑性應變場被轉換為非局部效應（交錯方法），意味著將局部值“擴散”為非局部值，應變擴散由長度參數控制，以這種方式，應變局部效應不受定單元網格尺寸控制，而是受“非局部長度參數”限制（這與真實材料中發生的情況類似，應變局部效應將分布在相對較小的區域上），換句話說，該分析對網格細化不敏感。
02
案例分析過程
用軸對稱單元分析開槽圓柱桿，材料為具有應變硬化的彈塑性材料。
展開 