ansys 弹塑性分析

《ansys 弹塑性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、ANSYS非线形分析指南弹塑性分析弹塑性分析在这一册中,我们将详细地介绍由于塑性变性引起的非线性问题--弹塑性分析,我们的介绍人为以下几个方面:•什么是塑性•塑性理论简介•ANSYS程序中所用的性选项•怎样使用塑性•塑性分析练习题什么是塑性塑性是一种在某种给定载荷下,材料产生永久变形的材料特性,对大多的工程材料来说,当其应力低于比例极限时,应力一应变关系是线性的另外,大多数材料在其应力低于屈服点时表现为弹性行为也就是说当移走载荷时其应变也完全消失由于屈服点和比例极限相差很小因此在ANSYS程序中假定它们相同在应力一应变的曲线中低于屈服点的叫作弹性部分超

2、过屈服点的叫作塑性部分也叫作应变强化部分塑性分析中考虑了塑性区域的材料特性路径相关性即然塑性是不可恢复的那么这种问题的就与加载历史有关这类非线性问题叫作与路径相关的或非保守的非线性路径相关性是指对一种给定的边界条件可能有多个正确的解内部的应力应变分布存在为了得到真正正确的结果我们必须按照系统真正经历的加载过程加载率相关性塑性应变的大小可能是加载速度快慢的函数如果塑性应变的大小与时间有关这种塑性叫作率无关性塑性相反与应变率有关的性叫作率相关的塑性大多的材料都有某种程度上的率相关性但在大多数静力分析所经历的应变率范围两者的应力应变曲线差别不大所以在一般的分

3、析中我们变为是与率无关的工程应力应变与真实的应力应变塑性材料的数据一般以拉伸的应力应变曲线形式给出材料数据可能是工程应力lPA0与工程应变∆ll0也可能是真实应力P/A与真实应变Ln(l)0大应变的塑性分析一般采用真实的应力应变数据而小应变分析一般采用工程的应力应变数据什么时候激活塑性当材料中的应力超过屈服点时塑性被激活也就是说有塑性应变发生而屈服应力本身可能是下列某个参数的函数•温度•应变率•以前的应变历史•侧限压力•其它参数塑性理论介绍在这一章中我们将依次介绍塑性的三个主要方面•屈服准则•流动准则•强化准则屈服准则对单向受拉试件我们可以通过简单的比

4、较轴向应力与材料的屈服应力来决定是否有塑性变形发生然而对于一般的应力状态是否到达屈服点并不是明显的屈服准则是一个可以用来与单轴测试的屈服应力相比较的应力状态的标量表示因此知道了应力状态和屈服准则程序就能确定是否有塑性应变产生第1页ANSYS非线形分析指南弹塑性分析屈服准则的值有时候也叫作等效应力一个通用的屈服准则是VonMises屈服准则当等效应力超过材料的屈服应力时将会发生塑性变形可以在主应力空间中画出Mises屈服准则见图31在3D中屈服面是一个以σσ12==σ3为轴的圆柱面在2D中屈服面是一个椭圆在屈服面内部的任何应力状态都是弹性的屈服面外部的任

5、何应力状态都会引起屈服注意静水压应力状态σσ12==σ3不会导致屈服屈服与静水压应力无关而只与偏差应力有关因此σ1=180σσ2=3=0的应力状态比σσ12==σ3180的应力状态接近屈服Mises屈服准则是一种除了土壤和脆性材料外典型使用的屈服准则在土壤和脆性材料中屈服应力是与静水压应力侧限压力有关的侧限压力越高发生屈服所需要的剪应力越大流动准则流动准则描述了发生屈服时塑性应变的方向也就是说流动准则定义了单个塑性应plpl变分量εxεy等随着屈服是怎样发展的一般来说流动方程是塑性应变在垂直于屈服面的方向发展的屈服准则中推导出来的这种流动准则叫作相关流

6、动准则如果不用其它的流动准则从其它不同的函数推导出来则叫作不相关的流动准则强化准则强化准则描述了初始屈服准则随着塑性应变的增加是怎样发展的一般来说屈服面的变化是以前应变历史的函数在ANSYS程序中使用了两种强化准则等向强化是指屈服面以材料中所作塑性功的大小为基础在尺寸上扩张对Mises屈服准则来说屈服面在所有方向均匀扩张见图3-2第2页ANSYS非线形分析指南弹塑性分析图3-2等向强化时的屈服面变化图由于等向强化在受压方向的屈服应力等于受拉过程中所达到的最高应力随动强化假定屈服面的大小保持不变而仅在屈服的方向上移动当某个方向的屈服应力升高时其相反方向的

7、屈服应力应该降低见图3-3图3-3随动强化时的屈服面变化图在随动强化中由于拉伸方向屈服应力的增加导致压缩方向屈服应力的降低所以在对应的两个屈服应力之间总存一个2σ的差值初始各向同性的材料在屈服后将不再是向同y性的塑性选项ANSYS程序提供了多种塑性材料选项在此主要介绍四种典型的材料选项可以通过激活一个数据表来选择这些选项•经典双线性随动强化BKIN•双线性等向强化BISO•多线性随动强化MKIN•多线性等向强化MISO经典的双线性随动强化BKIN使用一个双线性来表示应力应变曲线所以有两个斜率弹第3页ANSYS非线形分析指南弹塑性分析性斜率和塑性斜率由于

8、随动强化的Vonmises屈服准则被使用所以包含有鲍辛格效应此选项适用于遵守VonMises屈