ansys 彈塑性分析

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1、ANSYS非線形分析指南彈塑性分析彈塑性分析在這一冊中,我們將詳細地介紹由于塑性變性引起的非線性問題--彈塑性分析,我們的介紹人為以下幾個方面:?什么是塑性?塑性理論簡介?ANSYS程序中所用的性選項?怎樣使用塑性?塑性分析練習題什么是塑性塑性是一種在某種給定載荷下,材料產(chǎn)生永久變形的材料特性,對大多的工程材料來說,當其應(yīng)力低于比例極限時,應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系是線性的另外,大多數(shù)材料在其應(yīng)力低于屈服點時表現(xiàn)為彈性行為也就是說當移走載荷時其應(yīng)變也完全消失由于屈服點和比例極限相差很小因此在ANSYS程序中假定它們相同在應(yīng)力一應(yīng)變的曲線中低于屈服點的叫作彈性部分超

2、過屈服點的叫作塑性部分也叫作應(yīng)變強化部分塑性分析中考慮了塑性區(qū)域的材料特性路徑相關(guān)性即然塑性是不可恢復(fù)的那么這種問題的就與加載歷史有關(guān)這類非線性問題叫作與路徑相關(guān)的或非保守的非線性路徑相關(guān)性是指對一種給定的邊界條件可能有多個正確的解內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變分布存在為了得到真正正確的結(jié)果我們必須按照系統(tǒng)真正經(jīng)歷的加載過程加載率相關(guān)性塑性應(yīng)變的大小可能是加載速度快慢的函數(shù)如果塑性應(yīng)變的大小與時間有關(guān)這種塑性叫作率無關(guān)性塑性相反與應(yīng)變率有關(guān)的性叫作率相關(guān)的塑性大多的材料都有某種程度上的率相關(guān)性但在大多數(shù)靜力分析所經(jīng)歷的應(yīng)變率范圍兩者的應(yīng)力應(yīng)變曲線差別不大所以在一般的分

3、析中我們變?yōu)槭桥c率無關(guān)的工程應(yīng)力應(yīng)變與真實的應(yīng)力應(yīng)變塑性材料的數(shù)據(jù)一般以拉伸的應(yīng)力應(yīng)變曲線形式給出材料數(shù)據(jù)可能是工程應(yīng)力lPA0與工程應(yīng)變?ll0也可能是真實應(yīng)力P/A與真實應(yīng)變Ln(l)0大應(yīng)變的塑性分析一般采用真實的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)而小應(yīng)變分析一般采用工程的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)什么時候激活塑性當材料中的應(yīng)力超過屈服點時塑性被激活也就是說有塑性應(yīng)變發(fā)生而屈服應(yīng)力本身可能是下列某個參數(shù)的函數(shù)?溫度?應(yīng)變率?以前的應(yīng)變歷史?側(cè)限壓力?其它參數(shù)塑性理論介紹在這一章中我們將依次介紹塑性的三個主要方面?屈服準則?流動準則?強化準則屈服準則對單向受拉試件我們可以通過簡單的比

4、較軸向應(yīng)力與材料的屈服應(yīng)力來決定是否有塑性變形發(fā)生然而對于一般的應(yīng)力狀態(tài)是否到達屈服點并不是明顯的屈服準則是一個可以用來與單軸測試的屈服應(yīng)力相比較的應(yīng)力狀態(tài)的標量表示因此知道了應(yīng)力狀態(tài)和屈服準則程序就能確定是否有塑性應(yīng)變產(chǎn)生第1頁ANSYS非線形分析指南彈塑性分析屈服準則的值有時候也叫作等效應(yīng)力一個通用的屈服準則是VonMises屈服準則當?shù)刃?yīng)力超過材料的屈服應(yīng)力時將會發(fā)生塑性變形可以在主應(yīng)力空間中畫出Mises屈服準則見圖31在3D中屈服面是一個以σσ12==σ3為軸的圓柱面在2D中屈服面是一個橢圓在屈服面內(nèi)部的任何應(yīng)力狀態(tài)都是彈性的屈服面外部的任

5、何應(yīng)力狀態(tài)都會引起屈服注意靜水壓應(yīng)力狀態(tài)σσ12==σ3不會導(dǎo)致屈服屈服與靜水壓應(yīng)力無關(guān)而只與偏差應(yīng)力有關(guān)因此σ1=180σσ2=3=0的應(yīng)力狀態(tài)比σσ12==σ3180的應(yīng)力狀態(tài)接近屈服Mises屈服準則是一種除了土壤和脆性材料外典型使用的屈服準則在土壤和脆性材料中屈服應(yīng)力是與靜水壓應(yīng)力側(cè)限壓力有關(guān)的側(cè)限壓力越高發(fā)生屈服所需要的剪應(yīng)力越大流動準則流動準則描述了發(fā)生屈服時塑性應(yīng)變的方向也就是說流動準則定義了單個塑性應(yīng)plpl變分量εxεy等隨著屈服是怎樣發(fā)展的一般來說流動方程是塑性應(yīng)變在垂直于屈服面的方向發(fā)展的屈服準則中推導(dǎo)出來的這種流動準則叫作相關(guān)流

6、動準則如果不用其它的流動準則從其它不同的函數(shù)推導(dǎo)出來則叫作不相關(guān)的流動準則強化準則強化準則描述了初始屈服準則隨著塑性應(yīng)變的增加是怎樣發(fā)展的一般來說屈服面的變化是以前應(yīng)變歷史的函數(shù)在ANSYS程序中使用了兩種強化準則等向強化是指屈服面以材料中所作塑性功的大小為基礎(chǔ)在尺寸上擴張對Mises屈服準則來說屈服面在所有方向均勻擴張見圖3-2第2頁ANSYS非線形分析指南彈塑性分析圖3-2等向強化時的屈服面變化圖由于等向強化在受壓方向的屈服應(yīng)力等于受拉過程中所達到的最高應(yīng)力隨動強化假定屈服面的大小保持不變而僅在屈服的方向上移動當某個方向的屈服應(yīng)力升高時其相反方向的

7、屈服應(yīng)力應(yīng)該降低見圖3-3圖3-3隨動強化時的屈服面變化圖在隨動強化中由于拉伸方向屈服應(yīng)力的增加導(dǎo)致壓縮方向屈服應(yīng)力的降低所以在對應(yīng)的兩個屈服應(yīng)力之間總存一個2σ的差值初始各向同性的材料在屈服后將不再是向同y性的塑性選項ANSYS程序提供了多種塑性材料選項在此主要介紹四種典型的材料選項可以通過激活一個數(shù)據(jù)表來選擇這些選項?經(jīng)典雙線性隨動強化BKIN?雙線性等向強化BISO?多線性隨動強化MKIN?多線性等向強化MISO經(jīng)典的雙線性隨動強化BKIN使用一個雙線性來表示應(yīng)力應(yīng)變曲線所以有兩個斜率彈第3頁ANSYS非線形分析指南彈塑性分析性斜率和塑性斜率由于

8、隨動強化的Vonmises屈服準則被使用所以包含有鮑辛格效應(yīng)此選項適用于遵守VonMises屈