殘余應(yīng)力的案例
如何使用 COMSOL 模擬殘余應(yīng)力
今天，我們將介紹結(jié)構(gòu)力學(xué)中殘余應(yīng)力的概念，并以金屬拉深工藝為例，了解如何計算殘余應(yīng)力。我們以一個經(jīng)過或未經(jīng)過加工硬化的彎曲梁為例，先解釋如何計算和分析殘余應(yīng)力，然后介紹一個鈑金成形模型。
什么是殘余應(yīng)力？
殘余應(yīng)力是指塑性結(jié)構(gòu)卸載后仍然存在的自平衡應(yīng)力。在機械零件的制造過程中，會引入殘余應(yīng)力，并將影響零件的
疲勞
、失效甚至腐蝕行為。
實際上，不受控制的殘余應(yīng)力可能會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過早失效。盡管殘余應(yīng)力可能會改變性能，甚至?xí)?dǎo)致制造的產(chǎn)品故障，但是一些應(yīng)用實際上是需要它們的。例如，像智能手機屏幕的玻璃這樣的脆性材料，在制造過程中通常會在表面誘發(fā)壓縮殘余應(yīng)力，以避免裂縫尖端的擴散。
因此，殘余應(yīng)力在整個力學(xué)應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。只有通過對這些應(yīng)力進行定性和定量分析，才有可能確定最適合特定應(yīng)用的加工工藝。這些分析還可以幫助探索用于產(chǎn)品可靠性的最佳材料用量或最合適形狀設(shè)計，以避免故障和失效。
純彎曲下的梁
以下圖中的細長梁為例來說明。這個梁的截面為矩形，深度為
，寬度為
。梁的左側(cè)被固定，并在自由端上施加一個彎矩。
計算殘余應(yīng)力
根據(jù)梁理論，在這個示例中，彎矩是恒定的，應(yīng)力可以寫為：
(1)
其中，
是關(guān)于 z 軸的慣性矩。
隨著
的增加，梁首先表現(xiàn)為彈性行為，但在達到它的屈服彎矩
后， 開始表現(xiàn)為塑性行為。由此產(chǎn)生了彈塑性截面。當(dāng)塑性區(qū)擴展到整個橫截面時，就可以確定梁所能承受的極限彎矩
。本文，我們假設(shè)梁在這樣的時刻會坍塌，并具有完美的塑性行為。
梁的外層纖維將首先達到屈服點，而核心纖維則保持彈性。
展開 運用Hypermesh 解決復(fù)雜模型的殘余應(yīng)力加載問題
它的特點是尺寸大、壁薄、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但板材內(nèi)部殘余應(yīng)力引起的加工變形直接影響零部件的機械性能、疲勞強度、抗應(yīng)力腐蝕能力、尺寸穩(wěn)定性與使用壽命，而且由于變形的存在，大多數(shù)情況下被迫增加校正工序，當(dāng)零件變形較大時，因校正導(dǎo)致零件破壞或無法校正的現(xiàn)象時有發(fā)生，即使校正后外形尺寸合格的零件，因錘擊后存在內(nèi)應(yīng)力甚至裂紋，造成零件早期失效而成為發(fā)生事故的重要隱患。
由于高速銑削的發(fā)展，殘余應(yīng)力已經(jīng)變成加工過程中整體結(jié)構(gòu)件宏觀( 整體) 變形的主要因素，而在以往的研究中，研究的都是簡單的框類結(jié)構(gòu)件，不能達到準確預(yù)測復(fù)雜整體結(jié)構(gòu)件加工變形的目的。筆者在忽略了切削力、切削熱、裝夾等因素的影響基礎(chǔ)上，通過有限元仿真模擬了復(fù)雜的整體結(jié)構(gòu)件的殘余應(yīng)力釋放產(chǎn)生的加工變形，通過準確預(yù)測整體結(jié)構(gòu)件的加工變形，為企業(yè)加工此類產(chǎn)品的加工變形控制提供了依據(jù)。
2 初始殘余應(yīng)力釋放產(chǎn)生加工變形的基本原理
殘余應(yīng)力是當(dāng)沒有任何工作載荷作用的情況下，存在于結(jié)構(gòu)件內(nèi)部且在整個結(jié)構(gòu)件內(nèi)保持平衡的應(yīng)力。其產(chǎn)生原因是工件某一部分變形受到約束，而局部不均勻塑性變形是殘余應(yīng)力產(chǎn)生的普遍原因。殘余應(yīng)力是在物體未受外力時，在內(nèi)部保持自身相互平衡的應(yīng)力系統(tǒng)。即工件內(nèi)任意界面內(nèi)的合力矩和合力滿足:
金屬的切削加工過程伴隨著被加工材料的去除，隨著加工材料的去除，切削層中的殘余應(yīng)力被逐漸釋放，工件的自身剛度也發(fā)生變化，原始的自平衡狀態(tài)被破壞，工件為了達到新的平衡狀態(tài)而發(fā)生了變形，這就是殘余應(yīng)力釋放產(chǎn)生加工變形的基本原理。基于以上的公式可通過理論計算和數(shù)值模擬對帶殘余應(yīng)力毛坯材料切削加過程中的工件變形進行預(yù)測，以便在生產(chǎn)過程中采取相應(yīng)的工藝措施，提高工件的制造精度。
展開 熱處理消除Q235鋼焊接殘余應(yīng)力的研究 附Q235鋼真實應(yīng)力應(yīng)變曲線研究下載
焊接殘余應(yīng)力是焊接技術(shù)帶來的一個幾乎無法避免的缺陷，其危害眾所周知。焊后熱處理是一種消除焊接殘余應(yīng)力常用的方法。
工程上主要采用退火處理，退火溫度越高、保溫時間越長，消除焊接殘余應(yīng)力的效果就越好。但是溫度過高，使工件表面氧化比較嚴重，組織可能發(fā)生轉(zhuǎn)變，影響工件的使用性能，存在弊端。
蠕變應(yīng)力松弛理論為熱處理消除焊接殘余應(yīng)力提供了另一條思路，工件在較低溫度時會發(fā)生蠕變，材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力會因應(yīng)力松弛而得到釋放，只要保溫時間足夠長，理論上殘余應(yīng)力可完全消除。在低溫消除焊接殘余應(yīng)力時，材料的組織和性能變化甚微，幾乎不影響材料的使用性能，而且低溫處理材料表面的氧化和脫碳也比較小。這就可以在材料的力學(xué)性能和組織基本不變的情況下達到降低材料焊接殘余應(yīng)力的目的，大大提高材料的使用壽命和性能，在工程上具有重要的意義。接下來在不同加熱溫度和保溫時間對試件進行退火處理，通過測定試件焊接殘余應(yīng)力的降低程度，研究在熱處理消除焊接殘余應(yīng)力過程中加熱溫度和保溫時間的等效性問題。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)：熱處理對Q235鋼焊接殘余應(yīng)力降低效果明顯，且在熱處理降低焊接殘余應(yīng)力過程中，溫度和時間存在著一個等效性，即加熱溫度低可以長時間保溫，加熱溫度高可以縮短保溫時間，它們在降低焊接殘余應(yīng)力的效果上是很接近的。
下載地址：Q235鋼真實應(yīng)力應(yīng)變曲線研究
展開 如何測量殘余應(yīng)力?
熱處理法
熱處理就是利用殘余應(yīng)力的熱松弛效應(yīng)消除或降低殘余應(yīng)力，一般采用退火、回火等方式進行處理。
圖11 熱處理之退火處理
靜載荷加壓，就是使工件產(chǎn)生整體或局部、甚至微區(qū)的塑性變形來調(diào)整工件的殘余應(yīng)力。例如大型壓力容器，在焊接之后，在其內(nèi)部加壓，即所謂的“脹形”，使焊接接頭發(fā)生微量塑性變形，以減小焊接殘余應(yīng)力。
圖12 經(jīng)過脹形處理的大型油罐
振動時效，英文叫做Vibration Stress Relief，簡稱VSR。振動時效處理是工程材料常用的一種消除其內(nèi)部殘余內(nèi)應(yīng)力的方法，是通過振動，使工件內(nèi)部殘余的內(nèi)應(yīng)力和附加的振動應(yīng)力的矢量和達到超過材料屈服強度的時候，使材料發(fā)生微量的塑性變形，從而使材料內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)力得以松弛和減輕。
圖13 應(yīng)變可量化式振動時效系統(tǒng)
機械處理，就是利用物體表面產(chǎn)生很小的塑性變形的方法來減小殘余應(yīng)力，包括零件彼此碰撞、表面滾壓、表面拉制以及模具中表面校形精壓等。例如打鐵的好處之一就是消除殘余應(yīng)力。
圖14 打鐵鍛造
文章來源：材料熱處理工程師
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設(shè)計仿真 | Marc軟件攻克焊接殘余應(yīng)力預(yù)測難題
然而，焊接過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和微觀結(jié)構(gòu)變化，常常對焊接接頭的性能和壽命產(chǎn)生深遠影響。為了優(yōu)化焊接工藝、提高焊接質(zhì)量，準確預(yù)測焊接殘余應(yīng)力和微觀結(jié)構(gòu)分布變得至關(guān)重要。在這一領(lǐng)域，Marc軟件憑借其強大的功能和卓越的性能，成為焊接仿真領(lǐng)域的先鋒。
焊接仿真：從復(fù)雜到精準的轉(zhuǎn)變
焊接過程涉及復(fù)雜的熱-力學(xué)行為，包括高溫下的相變、材料軟化以及快速冷卻過程中的應(yīng)力累積。傳統(tǒng)的實驗方法雖然可以直接測量殘余應(yīng)力和微觀結(jié)構(gòu)，但存在成本高、效率低、難以全面覆蓋焊接接頭等問題。數(shù)值模擬技術(shù)通過建立數(shù)學(xué)模型和計算方法，能夠在計算機上模擬焊接過程，預(yù)測殘余應(yīng)力和微觀結(jié)構(gòu)分布，為焊接工藝的優(yōu)化提供理論支持。
重慶大學(xué)鄧教授研究團隊基于Marc軟件，成功開發(fā)了一種先進的計算方法，用于模擬Q960E鋼焊接接頭的溫度場、微觀結(jié)構(gòu)和殘余應(yīng)力分布。這一研究不僅展示了Marc軟件在焊接仿真領(lǐng)域的強大功能，還為實際工程應(yīng)用提供了寶貴的參考。
Marc軟件：焊接仿真領(lǐng)域的強大工具
1、精確的熱源模型
焊接過程中的熱輸入是影響焊接接頭性能的關(guān)鍵因素之一。Marc軟件提供了多種熱源模型，包括雙橢球體熱源模型和體積熱源模型，能夠精確模擬焊接電弧的熱輸入。重慶大學(xué)的研究團隊通過調(diào)整熱源參數(shù)，如熱流密度、熱源形狀和移動速度，成功復(fù)現(xiàn)了焊接過程中的溫度場分布。
2、考慮固態(tài)相變（SSPT）和軟化效應(yīng)（SE）
在焊接過程中，材料的微觀結(jié)構(gòu)會發(fā)生復(fù)雜的相變，如奧氏體向貝氏體和馬氏體的轉(zhuǎn)變。這些相變不僅影響材料的力學(xué)性能，還會對殘余應(yīng)力的形成產(chǎn)生重要影響。Marc軟件通過引入相變動力學(xué)模型（如JMAK模型和K-M模型），能夠準確模擬相變過程及其對殘余應(yīng)力的影響。重慶大學(xué)的研究團隊通過實驗觀察，對SH-CCT圖進行了人工修正，進一步提高了模擬結(jié)果的準確性。
展開 知識分享 | 測量殘余應(yīng)力的方法
<p><strong><u>什么是殘余應(yīng)力？</u></strong></p><p>殘余應(yīng)力是指消除外力或不均勻的溫度場等作用后，仍留在物體內(nèi)的自相平衡的內(nèi)應(yīng)力。殘余應(yīng)力存在于所有的機械結(jié)構(gòu)中，機械加工和強化工藝、不均勻塑性變形或相變等都可能引起殘余應(yīng)力。</p><p>比如<strong>加工工藝</strong>：</p><ul><li>塑性變形或焊接</li><li>鑄造部件的非均勻冷卻</li><li>鍛造過程</li></ul><p>比如<strong>表面處理</strong>：：</p><ul><li>噴涂</li><li>表面硬化</li></ul><p>殘余應(yīng)力與一般的機械應(yīng)力一樣，對結(jié)構(gòu)的強度起著同樣的作用。但和外部載荷引起的應(yīng)力不同，其很難用計算方式來進行預(yù)測。因此，需要一個可靠的方法進行準確測量，并且需要最大程度地減小對測量表面的損傷。</p><p><br></p><p><strong><u>測量殘余應(yīng)力的方法</u></strong></p><p>基于應(yīng)變片常用的兩種的殘余應(yīng)力測定方法是：環(huán)芯法和鉆孔法。兩種方法的共同特點是，在工件上安裝應(yīng)變花后，通過鉆取或取芯的機械過程，殘余應(yīng)力狀態(tài)將發(fā)生變化。在這一過程中，殘余應(yīng)力得到釋放，通過應(yīng)變花測得過程前后應(yīng)變的變化情況，可以計算出殘余應(yīng)力。</p><p><strong>環(huán)芯法：</strong>即在應(yīng)變花周圍提取環(huán)形槽。用機械法開一個環(huán)形槽，局部分割、釋放殘余應(yīng)力，在測試位置粘貼電阻應(yīng)變片，測量轉(zhuǎn)子鍛件在軸向和周向釋放的應(yīng)變值，根據(jù)力學(xué)原理推算工件的殘余應(yīng)力。
展開 新的理論模型，可預(yù)測激光增材制造的殘余應(yīng)力和臨界沉積高度
使用應(yīng)變掃描儀器 - Kowari，我們能夠識別沉積層中的三軸殘余應(yīng)力，這證實了模型預(yù)測的位置，”研究科學(xué)家和工業(yè)聯(lián)絡(luò)經(jīng)理Anna博士說。
激光熔覆包括將熔融金屬沉積在相對冷的鋼基板上，產(chǎn)生復(fù)雜的殘余應(yīng)力分布。
基于熱機械性能的理論模型（通常使用）被證明高估了拉伸殘余應(yīng)力并低估了基材和界面中的壓縮殘余應(yīng)力。
該團隊使用印度理工學(xué)院的表面X射線衍射測量一個方向的殘余應(yīng)力。然而，重要的是進行獨立的完全非破壞性的體積測量，以驗證內(nèi)部測量程序。
兩種衍射技術(shù)都表明在熔體前沿附近存在拉伸殘余應(yīng)力，在沉積層和界面區(qū)域中存在壓應(yīng)力。
“了解應(yīng)力并能夠預(yù)測它們對于增材制造行業(yè)非常重要。驗證模型非常有益，因為使用該模型進一步優(yōu)化制造過程將具有成本效益并節(jié)省時間，”Paradowska說。Paradowska是Mark Reid博士的論文的共同作者
“該模型允許您計算激光位置速率，以達到特定的沉積高度，同時最大限度地減少有害應(yīng)力的影響，并最大化有益的壓縮應(yīng)力。”
該研究的作者建議展示一種科學(xué)的技術(shù)解決方案，可以提高激光增材制造的元件的質(zhì)量，安全性和經(jīng)濟性。
展開 設(shè)計仿真 | Marc軟件攻克焊接殘余應(yīng)力預(yù)測難題
然而，焊接過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和微觀結(jié)構(gòu)變化，常常對焊接接頭的性能和壽命產(chǎn)生深遠影響。為了優(yōu)化焊接工藝、提高焊接質(zhì)量，準確預(yù)測焊接殘余應(yīng)力和微觀結(jié)構(gòu)分布變得至關(guān)重要。在這一領(lǐng)域，Marc軟件憑借其強大的功能和卓越的性能，成為焊接仿真領(lǐng)域的先鋒。
焊接仿真：從復(fù)雜到精準的轉(zhuǎn)變
焊接過程涉及復(fù)雜的熱-力學(xué)行為，包括高溫下的相變、材料軟化以及快速冷卻過程中的應(yīng)力累積。傳統(tǒng)的實驗方法雖然可以直接測量殘余應(yīng)力和微觀結(jié)構(gòu)，但存在成本高、效率低、難以全面覆蓋焊接接頭等問題。數(shù)值模擬技術(shù)通過建立數(shù)學(xué)模型和計算方法，能夠在計算機上模擬焊接過程，預(yù)測殘余應(yīng)力和微觀結(jié)構(gòu)分布，為焊接工藝的優(yōu)化提供理論支持。
重慶大學(xué)鄧教授研究團隊基于Marc軟件，成功開發(fā)了一種先進的計算方法，用于模擬Q960E鋼焊接接頭的溫度場、微觀結(jié)構(gòu)和殘余應(yīng)力分布。這一研究不僅展示了Marc軟件在焊接仿真領(lǐng)域的強大功能，還為實際工程應(yīng)用提供了寶貴的參考。
Marc軟件：焊接仿真領(lǐng)域的強大工具
1、精確的熱源模型
焊接過程中的熱輸入是影響焊接接頭性能的關(guān)鍵因素之一。Marc軟件提供了多種熱源模型，包括雙橢球體熱源模型和體積熱源模型，能夠精確模擬焊接電弧的熱輸入。重慶大學(xué)的研究團隊通過調(diào)整熱源參數(shù)，如熱流密度、熱源形狀和移動速度，成功復(fù)現(xiàn)了焊接過程中的溫度場分布。
2、考慮固態(tài)相變（SSPT）和軟化效應(yīng)（SE）
在焊接過程中，材料的微觀結(jié)構(gòu)會發(fā)生復(fù)雜的相變，如奧氏體向貝氏體和馬氏體的轉(zhuǎn)變。這些相變不僅影響材料的力學(xué)性能，還會對殘余應(yīng)力的形成產(chǎn)生重要影響。Marc軟件通過引入相變動力學(xué)模型（如JMAK模型和K-M模型），能夠準確模擬相變過程及其對殘余應(yīng)力的影響。重慶大學(xué)的研究團隊通過實驗觀察，對SH-CCT圖進行了人工修正，進一步提高了模擬結(jié)果的準確性。
展開 西北工業(yè)大學(xué)《Composite Structures》:評價固化殘余應(yīng)力對復(fù)合材料損傷行為影響的建模框架
圖5 固化過程-損傷失效一體化分析框架
三、仿真結(jié)果
圖6 固化過程中復(fù)合材料中心點溫度及固化度變化
圖7 復(fù)合材料固化殘余應(yīng)力分布
圖7 橫向拉伸載荷下的應(yīng)力應(yīng)變曲線
圖8 加載過程中的損傷形貌
小結(jié)
該研究采用多尺度方法預(yù)測了復(fù)合材料固化成型過程中的細觀殘余應(yīng)力，并研究了該殘余應(yīng)力對后期服役性能的影響，建立了單向CFRP復(fù)合材料的固化過程-損傷失效一體化分析框架。
預(yù)測結(jié)果與試驗結(jié)果的一致性驗證了所提出方法的有效性，與未考慮固化殘余應(yīng)力影響的計算結(jié)果相比，固化殘余應(yīng)力的存在改變了初始損傷位置和損傷擴展路徑，與試驗結(jié)果更加吻合。由于基體中的固化殘余應(yīng)力呈壓縮狀態(tài)，延緩了界面脫粘和基體開裂，因此提高了復(fù)合材料在橫向拉伸載荷作用下的強度。
原始文獻：Hui X, Xu Y, Zhang W. An integrated modeling of the curing process and transverse tensile damage of unidirectional CFRP composites.
展開 ABAQUS殘余應(yīng)力預(yù)定義場設(shè)置案例
三、殘余應(yīng)力的輸出
1.輸出單元殘余應(yīng)力
從ProCAST中輸出殘余應(yīng)力，通過腳本處理計算，最終得到基于單元的殘余應(yīng)力，計算方法完全按照ProCAST內(nèi)部的方法，
文件從左到右依次為單元號以及每個單元所對應(yīng)的應(yīng)力值。
2.輸出結(jié)果文件
從ProCAST中輸出最終以inp的格式的結(jié)果文件，確保abauqs和ProCAST用的是同一套網(wǎng)格單元。
四、Abaqus預(yù)定義場設(shè)置
1.導(dǎo)入結(jié)果文件
從Abaqus中導(dǎo)入上述的inp結(jié)果文件，并賦予模型材料屬性，如下圖。
切削加工中殘余應(yīng)力的產(chǎn)生
由于在切削加工中工件受到切削力、熱載荷或高溫相變作用，產(chǎn)生不均勻塑性變形，當(dāng)外載荷卸去后，工件內(nèi)部就產(chǎn)生了殘余應(yīng)力。它可以是拉應(yīng)力，也可以是壓應(yīng)力，其性質(zhì)和大小隨材料的性能、產(chǎn)生條件的不同而變化。在常規(guī)加工條件下，殘余應(yīng)力存在于工件很薄的表層內(nèi)，作用范圍距表面小于5μm，應(yīng)力梯度很大，應(yīng)力值有時相當(dāng)大，數(shù)量可以是被加工材料原始屈服強度的1至3倍。切削時由于切屑對刀具的摩擦和擠壓，以及在第Ⅲ變形區(qū)內(nèi)，切削刃分流點以下很小一部分材料經(jīng)受刀刃鈍圓部分強烈擠壓和摩擦，會進一步發(fā)生嚴重的附加塑性變形并留在已加工表面上。切削后由于內(nèi)層材料的彈性恢復(fù)和后刀面與已加工表面的摩擦，使已加工表面層再次發(fā)生塑性變形：若內(nèi)層材料的彈性恢復(fù)是擴張趨勢，則表面層呈現(xiàn)拉應(yīng)力狀態(tài)，反之，內(nèi)層材料若是收縮趨勢的彈性恢復(fù)，表面層則呈現(xiàn)壓應(yīng)力狀態(tài)。刀-工接觸面的滑動摩擦造成刀-工接觸面間的剪切變形和局部高溫，當(dāng)切削區(qū)域溫度高于材料相變溫度時，材料發(fā)生熱相變并導(dǎo)致體積變化，但受到相鄰材料的約束，使表面層產(chǎn)生局部不均勻的殘余應(yīng)力，其應(yīng)力狀態(tài)隨材料金相組織變化狀態(tài)和加工條件而變化，或為壓應(yīng)力，或為拉應(yīng)力。
殘余應(yīng)力的產(chǎn)生是一個復(fù)雜的現(xiàn)象，除受力、熱因素影響外，還受材料內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)、加工條件(如刀具幾何參數(shù)、切削用量等)多種因素影響。因此切削加工中殘余應(yīng)力的產(chǎn)生是由多種因素綜合作用的結(jié)果。
展開 
膠黏劑固化殘余應(yīng)力仿真計算方法總結(jié) ￥10
當(dāng)它收縮到受周圍材料的約束時，就會產(chǎn)生應(yīng)力， 也就是固化殘余應(yīng)力。固化殘余應(yīng)力直接影響膠黏劑的膠接強度及被粘接元件的穩(wěn)定性。本章介紹一種膠黏劑的固化殘余應(yīng)力有限元仿真計算方法，該訪法所需材料參數(shù)膠固化收率，膨脹系數(shù)，彈性模型，泊松比等比較容易獲取，適合工程計算。
整個文檔框架：
1. 膠固化過程的力學(xué)行為
2. 膠固化過程中的收縮與內(nèi)應(yīng)力
3. 等效熱變形法計算膠固化殘余應(yīng)力的原理
4. 基于COMSOL膠固化殘余應(yīng)力的計算案例
5. 膠體積收縮率測試方法及幾款膠的體積收縮率
展開 有限元材料的塑性變形和殘余應(yīng)力
根據(jù)相關(guān)標準，零部件在運行過程中允許小范圍的塑性變形或者應(yīng)力超出屈服強度不超過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，雙線性隨動強化材料。這里材料定義為Q235，屈服強度235MPa，抗拉強度450MPa，彈性模量210GPa，切向模量1.5GPa，泊松比0.3。
2.建立3d 模型，為簡化起見，建立一個長方體（10x10x100mm）
3.劃分網(wǎng)格，單元選用六面體單元。
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)
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)力也達到了100多兆帕，這里主要是應(yīng)為應(yīng)力集中的影響。
展開 【線上免費課|4.29 20:00】塑膠材料殘余應(yīng)力對產(chǎn)品品質(zhì)的的影響與對策
在塑料制品的生產(chǎn)和應(yīng)用過程中，殘余應(yīng)力是一個不容忽視的問題。它可能導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降，甚至引發(fā)變形或裂紋。因此，理解殘余應(yīng)力的來源并采取有效措施至關(guān)重要 。
課程時間：2024/4/29(周一) 20:00 開播（私信獲取直播間鏈接）
課程大綱:
何謂殘余應(yīng)力及殘余應(yīng)力的量測方法
注塑成型條件對殘余應(yīng)力之影響
應(yīng)力痕發(fā)生原因之探討
案例分享
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截面帶殘余應(yīng)力和初始幾何缺陷的工字梁非線性屈曲分析
材料非線性行為：雙線性隨動強化BKIN，屈服強度460MPa
幾何非線性：長工字梁
其他:
1.采用梁單元beam188建模
2.各個梁截面初始含有初始殘余應(yīng)力
加載示意圖：
梁單元初始殘余應(yīng)力云圖：
梁單元等效應(yīng)力云圖：
由此可見，結(jié)構(gòu)發(fā)生屈服并不是因為達到材料的屈服極限，而是發(fā)生受壓失穩(wěn)。
載荷和轉(zhuǎn)角曲線：
這類問題很多時候是采用的是殼單元建模分析，本文提供了一種新的思路，對于復(fù)雜模型，由于節(jié)點數(shù)目相比于殼單元要少很多，因此可以極大的提高求解的效率。
另外在提供一個新的思路，根據(jù)本模型的特點，其實也可以采用2D-3D擴展的方法。不過，這樣要花費比較大的計算資源。
過程如下：
1.首先采用平面應(yīng)變單元，建立梁截面模型，然后采用施加截面的初始殘余應(yīng)變。
2.將模型擴展到3D。輸出3d狀態(tài)下的初始殘余應(yīng)力。
3.將上述模型拷貝兩份。其中一份用于得到殘余應(yīng)力分布。另一份用于正常的特征值屈曲分析。
4.獲取特征值屈曲分析的變形作為初始幾何缺陷。
5.加入前面得到的初始殘余應(yīng)力場載荷，進行非線性求解分析。
采用實體單元分析時，需要注意載荷的轉(zhuǎn)換。另外注意不要把初始應(yīng)力場加到特征值分析時。
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