材料塑性力學的案例
Workbench仿真塑性材料拉伸力學實驗
在結構有限元分析中很多情況只需要考慮材料的線彈性階段。但有時設計人員希望能充分發揮材料的極限性能，就需要考慮材料的屈服和強化階段。本實例利用有限元仿真分析方法模擬材料力學性能實驗，針對塑性材料力學性能有限元仿真有一定的參考意義，希望能幫到大家。
【溫故知新】
大家可還記得材料力學中的力學性能測試試驗？忘了的朋友趕緊腦補去…
復習好了哇？直接上實驗結果...似曾相識？J
塑性材料應力應變曲線
注：在ANSYS有限元程序中默認比例極限等于屈服極限。
1
幾何模型與網格
試樣最小截面直徑10mm。網格劃分如下(網格粗糙，演示用)。
2
材料參數
楊氏模量2E11 Pa，泊松比0.325，屈服極限350Mpa，強度極限516Mpa。塑性階段采用Multilinear Kinematic hardening(多線性隨動強化模型)材料本構關系模型，用列表形式輸入應力與塑性應變。材料參數設置截圖如下。
在實際工程項目中為得到較為準確的材料屬性，可用電子拉力機對小試件做力學性能試驗來確定的。通過試驗可以得到上述材料應力應變曲線圖。
展開 材料本構彈塑性力學知識三
最大剪應力和八面體應力：彈性理論的適用范圍是由材料的屈服條件來確定的。大量實驗證明，剪應力對材料進入塑性屈服階段起決定性作用，例如第三強度理論，又稱特雷斯加(Tresca H )屈服條件，是以最大剪應力為材料是否進入塑性屈服階段的判據;第四強度理論，又稱米澤斯(Von Mises R)屈服條件，則與八面體剪應力有關。最大剪應力和八面體剪應力的知識可參考相關書籍。
物理恒量：任一物理現象都是按照一定的客觀規律進行的，它們是不以人們的意志為轉移的！分析研究物理現象的方法和工具的選用與人們當時對客觀事物的認識水平有關，會影響問題的求解與表述。張量分析是研究固體力學、流體力學及連續介質力學的重要數學工具張量分析具有高度概括、形式簡潔的特點所有與坐標系選取無關的量，統稱為物理恒量。
標量概念：在一定單位制下，只需指明其大小即足以被說明的物理量，統稱為標量(scalar)，例如溫度\質量\長度等，在坐標變換時其值保持不變的量。只需一個量就可以確定!
矢量概念：在一定單位制下，除指明其大小還應指出其方向的物理量，統稱為矢量(vector)，例如速度\加速度等。需要三個分量確定!
位移和應變：在外部因素作用下，物體內部各質點將產生位置的變化，即發生位移。如果物體內各點發生位移后仍保待各質點間初始狀態的相對位置，則物體實際上只發生了剛體平移和轉動，這種位移稱為剛體位移。如果物體各質點發生位移后改變了各點間初始狀態的相對位置，則物體同時也產生了形狀的變化，其中包括體積改變和形狀畸變;物體的這種變化稱為物體的變形運動或簡稱為變形，它包括微元體的純變形和整體運動。
展開 固體塑性變形—細觀塑性力學 附塑性力學同濟大學下載
細觀塑性力學(mesoplasticity)
研究材料細觀結構對載荷的響應、演化和失效機理，以及細觀結構對材料宏觀性能的影響的一門新興學科，是材料科學與固體力學緊密結合的產物。
20世紀70年代以來，材料工藝及制造技術突飛猛進。材料設計、加工及精密制造技術已成為一個定量及嚴密的學科，其中發展最為關鍵的一環就是對工程材料的力學性能的認識不斷提高。工程材料的加工是通過塑性變形(如壓力加工和精密切削)進行的。人們研究塑性變形的途徑可分為兩大類：一類是以傳統力學為基礎的唯象理論，強調解決問題的數學表達和邊界解，被稱為宏觀塑性力學；另一類是以物理學為基礎的微觀理論，研究材料真實塑性變形的微觀機理與力學性能(如屈服強度、硬度)之間的相互聯系，被稱為微觀塑性力學。多年來它們在各自領域內發展。
固體塑性變形可以從尺寸量級上分類(見表)，德魯克(D．C．Drucker)對這方面做了討論。表中列出了不同尺寸量級的研究對象以及相應的學科。從表中可以看出，不同學科所關心的研究對象的尺度相差很大，互不相容，但大體可以分為微觀和細觀以及宏觀兩個尺寸范圍。
固體塑性變形的分類
傳統計算力學以“連續介質”假設為基礎，用唯象理論的方法研究并建立了各類材料的本構關系，由此導出了固體力學各類問題的基本方程，建立了相應的解析和數值解法。然而，唯象理論在大應變、高應變速率、非比率加載、率相關、溫度敏感以及晶界效應等問題前遇到了難于逾越的障礙。大量事實表明，材料的力學性質對微觀結構是敏感的。
微觀塑性力學基礎建立于位錯理論，通過位錯運動和晶格其他缺陷來解釋材料的基本性能。由于研究的對象是位錯及晶體缺陷，只能通過電子顯微鏡來觀察，觀察范圍非常細小且研制費時，不適于作為工業生產上質量控制的評定指標。
展開 材料本構彈塑性力學知識二
彈塑性材料：固體材料在受力后產生變形，從變形開始到破壞一般要經歷彈性變形和塑性變形這兩個階段。根據材料力學性質的不同，有的彈性階段較明顯，而塑性階段很不明顯，像鑄鐵等脆性材料，往往經歷彈性階段后就破壞。有的則彈性階段很不明顯，從開始變形就伴隨著塑性變形，彈塑性變形總是耦連產生，像混凝土材料就是這洋。而大部分固體材料都呈現出明顯的彈性變形階段和塑性變形階段。今后我們主要是討論這種有彈性與塑性變形階段的固體材料，并統稱為彈塑性材料。
鮑辛格效應：由于預加塑性拉伸荷載而使壓縮屈服應力降低的現象稱為Bauschinger效應。正是由于這種效應，塑性變形時一種各向異性的過程，Bauschinger效應是一種由塑性應變引起的特殊的方向各向異性的形式，因為在后繼逆向荷載作用下，一個方向的初始塑性變形會減小其反方向的屈服一個應力。在多軸應力情況下，與這種現象對應的是具有不同方向屈服應力之間的相互影響和橫向效應，某一方向的預加應變達到塑性范圍將會改變其所有方向的屈服應力值。因此Bauschinger效應對于多維問題更重要，包括荷載方向有明顯改變的復雜應力歷史，比如應力改變符號和循環荷載的情況。
彈性變形與塑性變形的區別：卸除載荷后。變形可以完全恢復，是彈性變形的基本特征，而變形的不可恢復性是塑性變形的基本特征。彈性與塑性的基本區別不在于它們的應力一應變關系是否線性。
例如，在比例極限與彈性極限之間的AB曲線段，應力與應變不再成比例，進入了非線性階段，但在B點以前卸除載荷，變形仍將完成恢復，屬于彈性變形階段。因此，彈性和塑性的基本區別在于卸載后，是否保留一個永久變形(塑性應變〕。
在彈性變形階段，應力與應變之間呈一一對應的關系。
展開 
材料本構彈塑性力學知識一
彈性力學和塑性力學時固體力學的兩個重要分支。
固體力學
研究固體材料及其構成的物體結構在外部干擾(載荷\溫度\變化等)下的力學響應的科學.按不同的研究對象區分為不同的學科分支.
彈性力學：
研究固體材料及由其構成的物體結構在彈性變形階段的力學行為,包括外部干擾下彈性物體的內力【應力】,變形【應變】和位移以及與之相關的原理\理論和方法。
塑性力學：
則研究他們在塑性變形階段的力學響應。
彈性和塑性的區別與聯系：
大多數材料都同時具有彈性和塑性性質,當外載較小時,材料呈現為彈性的或者基本彈性的;當荷載漸漸增加時,材料將進入塑性變形階段,即材料的行為呈現塑性的.所謂彈性和塑性,只是材料力學性質的流變學分類法中兩個典型性質或理想模型；同一種材料在不同條件下可以主要表現為彈性的或塑性的。因此,所謂彈性材料或彈性物體是指在一定條件下主要呈現彈性性質的材料或物體。
展開 熱塑性高分子材料的力學三態，你知道嗎？
在這種狀態下，塑料熔體在不太大的外力作用下就能引起宏觀流動，此時形變主要是不可逆的塑性形變，一經成型和冷卻后，其形變會永遠保持下來。
Tf稱為粘流溫度，是聚合物從高彈態轉變為粘流態（或從粘流態轉變為高彈態）的臨界溫度。當塑料繼續加熱至溫度Td時，聚合物開始分解變色。
Td稱為熱分解溫度，是聚合物在高溫下開始分解的臨界溫度，聚合物的分解會降低產品的物理性能、力學性能或產生外觀不良等缺陷。Tf是塑料成型加工的重要的參考溫度，Tf~Td的范圍越寬，塑料成型加工就越容易進行。
力學仿真 | 塑性材料卡片仿真準確性提升方法分享
不同材料在不同環境條件下會展現出千變萬化的形態與復雜多面的行為屬性。汽車行業采用的材料豐富多樣，從常見的塑料、金屬到最近炙手可熱的輕質高強復合材料。此外，汽車的結構與零部件復雜而精密，且應用在不同的部位，以多樣的拓撲形狀，因此所使用的材料也需要體現出完全不同的特性。
材料卡片是指包含了模擬仿真所需的所有材料性能數據的集成文件，可直接導入汽車研發時應用的仿真軟件進行使用。獲取可靠的材料卡信息能顯著提高仿真結果的準確性。
國高材分析測試中心具備成熟的高分子材料材料卡片制作技術經驗，可依照標準材料卡片制作流程，進行樣品制備和相關性能測試，如在高低速應變率下，結合非接觸式數字圖像相關（DIC）測量方法，精準獲取在拉伸、剪切及壓縮等試驗下的高分子材料參數，并依照常用的商業仿真軟件格式來整合材料特性參數，保證這些材料特性參數可順利應用于各類仿真軟件，為仿真結果的準確性保駕護航。
國高材分析測試中心制作材料卡片涉及的材料特性參數與設備。
1 單軸拉伸試驗
在碰撞仿真模擬當中，不同應變速率下的應力應變曲線至關重要。通過準靜態拉伸試驗可以獲得屈服強度、斷裂伸長率、彈性模量等關鍵參數。
泊松比是高分子材料的彈性常數，也被稱為橫向變形系數。在材料進入彈塑性變形階段后，泊松比不再被視為常量，而是與應變相關的函數。為了獲得泊松比隨塑性應變曲線，需要將DIC輸出的曲線與力學試驗機輸出的處理后的真實應力-真實塑性應變曲線相結合。這樣可以得到準靜態拉伸過程中泊松比隨塑性應變曲線。
通過簡單的準靜態拉伸試驗，可以觀察到在不同應變速率下，高分子材料在屈服強度、彈性模量等參數上存在明顯的差異。在高速變形情況下，這種差異將進一步放大。
展開 熱塑性高分子材料的力學三態，你知道嗎？
Td稱為熱分解溫度，是聚合物在高溫下開始分解的臨界溫度，聚合物的分解會降低產品的物理性能、力學性能或產生外觀不良等缺陷。Tf是塑料成型加工的重要的參考溫度，Tf~Td的范圍越寬，塑料成型加工就越容易進行。
來源：新材料技術前沿
傳播最新最全的材料科學技術，包括金屬材料成形、熱加工、陶瓷冶金，機械加工、粉末冶金、表面處理技術、熱處理、3D打印技術等相關材料科學技術。提供各種材料科學的視頻課程、新技術、專家答疑。
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新材料技術前沿
ABAQUS VUMAT-塑性損傷力學在cohesive單元上的應用 ￥1200
塑性力學和損傷力學是常用的描述材料非線性破壞的理論。損傷力學可以模擬材料剛度下降，塑性力學可以模擬材料塑性變形，將兩者結合成塑性-損傷力學，就可以較為完整的描述材料的非線性破壞過程。許多商業軟件，例如ABAQUS，自帶實體單元的塑性損傷力學，但是不具備cohesive單元的塑性損傷模型。coheisve單元結合實體單元，可以仿真各種材料的開裂過程。本文根據以下參考文獻，將文獻中用于DEM的本構模型進行修改，實用vumat子程序，使得cohesive單元具備塑性-損傷破壞的性質。
Nguyen, N. H., Bui, H. H., Nguyen, G. D., & Kodikara, J. (2017). A cohesive damage-plasticity model for DEM and its application for numerical investigation of soft rock fracture properties.International Journal of Plasticity,98, 175-196.
首先介紹本構模型中的參數和模擬時相應的數值：
具體建模結果和更多詳細內容見知乎文章：https://zhuanlan.zhihu.com/p/359076668
子程序vumat和input文件為收費內容, 在附件中。
展開 Ls-Dyna中MAT24（分段線性塑性材料/彈塑性材料）
碰撞模擬中最常用的彈塑性材料?？ㄆ瑓翟O置如下：
MID：材料標識；
RO：質量密度；
E：楊氏模量；
PR：泊松比；
SIGY：屈服應力；
ETAN：切線模量；
FAIL：失效標識；
TDEL：自動單元刪除的最小時間步長；
C：應變率參數C；
P：應變率參數P；
LCSS：負載曲線或者表格ID；
LCSR：應變率變化曲線對屈服應力影響的表格ID；
VP：應變率公式；
EPS1-EPS8：有效塑性應變值；
ES1-ES8：EPS1-EPS8對應額屈服應力值；
Ls-Dyna塑性材料沖擊破碎仿真評估 附ls-dyna中常用彈塑性材料卡片的設置方法及要點下載
圖1
二、材料定義
本文重點在于材料的定義，使用關鍵字*MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY分段線性塑性進行定義，具體設置如圖2所示；
圖2
三、單元算法定義
采用關鍵字*SECTION_SHELL針對殼體進行單元算法和厚度定義定義，更改厚度為0.125，具體設置如圖3所示；
圖3
四、狀態方程
無狀態方程定義。
材料力學基礎知識，超全收藏！ 附材料力學劉鴻文下載
材料力學所涉及的內容分屬于兩個學科：
固體力學 (solid mechanics)，即研究物體在外力作用下的應力、變形和能量，統稱為應力分析 (stress analysis)。但是，材料力學又不同于固體力學，材料力學所研究的僅限于桿類物體，例如桿、軸、梁等。
材料科學 (materials science) 中的材料的力學行為 (behaviors of materials)，即研究材料在外力和溫度作用下所表現出的力學性能 (mechanical properties) 和失效 (failures) 行為。但是，材料力學所研究的僅限于材料的宏觀力學行為，不涉及材料的微觀機理。
力學特性是指在外力作用下材料變形與所受外力之間的關系，以及材料抵抗變形和破壞的能力，這些力學特性均需通過材料試驗確定。
以上兩方面的結合，使材料力學成為工程設計 (engineering design) 的重要組成部分，即設計出桿狀構件或零部件的合理形狀和尺寸，以保證它們具有足夠的強度、剛度和穩定性。
展開 第三屆熱塑性復合材料國際研討會-江蘇君華特塑攜連續CF/PEEK熱塑性復合材料參加
第三屆熱塑性復合材料國際研討會
江蘇君華特塑攜連續CF/PEEK熱塑性復合材料參加
2021年11月25上午，第三屆熱塑性復合材料國際研討會在上海拉開帷幕，以“高性能熱塑性復合材料助力中國大飛機輕盈翱翔”為會議主題。來自國內外行業企事業單位、大學及科研院所的代表200余人參加會議，其中171位代表來到與會現場。
研討會由中國商飛、中航復合材料有限責任公司、四川大學、北京航空航天大學、中航工業五家單位共同主辦，由國際先進材料與制造工程學會（SAMPE）北京分會承辦。
01、CFRTP研討會
▲ 開幕式主持人：肖輝江主任，中國商飛
中國商飛肖會江主任發表開幕式祝詞。肖主任表示，熱塑性復合材料已成功應用于A380、A350等飛機的機翼前緣、機身連接角片等結構，近年來逐漸向主承力、大部件等結構驗證快速發展，熱塑性復合材料、設計和工藝技術的突破也日新月異，應用前景廣闊。
▲ 楊洋研究員，中國商飛，熱塑性復合材料制造工藝及應用
肖主任指出：“熱塑性復合材料是一個涉及到專用樹脂、專用纖維、專用裝備、預浸料制備、復材成型、制件連接、結構設計、壽命預測以及部件回收的一個巨大產業網絡，任何的單點突破都不足以推動整個產業鏈的前進。因此，只有產業鏈上下游單位攜手，共同努力，產學研共同融合，才能實現我國高性能熱塑性復合材料的整體發展，助力中國大飛機輕盈翱翔。”
中國商飛劉傳軍博士、中國科學院大連化學物理研究所周光遠博士、GKN航空FOKKER航空結構公司民用航空機身全球研發主任安特·奧弗瑞葛博士做特邀報告。
展開 復合材料力學介紹—— 基本概念和分類 附復合材料力學文檔下載
引言
復合材料的定義有多種，大體而言，指的是兩種或多種不同性質的材料用物理和化學方法在宏觀尺度上組成具有新性能的材料。
本系列大體上參考《復合材料力學》，沈觀林等著，清華大學出版社。
文章盡量少地牽涉數學公式，以概念和觀點為主，并在最后增加了一些案例，說明復合材料力學是如何進行分析的。
本人在復合材料力學分析的水平和經驗水平有限，希望大家能一起學習討論。
基本概念
復合材料這個概念并不新鮮，人類很早就開始使用復合材料，如古代使用的土坯磚就是由黏土和稻草（或麥稈）組成；此外，我們熟知的鋼筋混凝土、膠合板等，都是復合材料。
復合材料從應用的角度大致可以分為2類：
功能復合材料，如導電、耐高溫燒蝕、磨阻等；
結構復合材料，作為一種結構件，具有高比強度或比剛度，我們這個系列主要討論的就是這類復合材料。
基本分類
結構復合材料由基體材料和增強材料兩部分組成：
基體材料，主要起到連接、固定、傳遞、保護等作用，通常由樹脂、金屬和非金屬；
增強材料，核心作用，提供材料的剛度和強度。
復合材料相比金屬材料，復雜得多，具有很多特點，并且可設計。
展開 塑性力學.rar
塑性力學__(p1-70).PDF
塑性力學__(p71-140).PDF
塑性力學__(p141-219).PDF
