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日志

塑性理论的相关基础知识

已有 542 次阅读2011-3-28 07:14 |个人分类:基础理论|

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。
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Von Mises 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。

流动准则:
流动准则描述了发生屈服时,塑性应变的方向。
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。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,其相反方向的屈服应力应该降低。
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差值,初始各向同性的材料在屈服后将不再是向同性的。
2 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,弹性斜率和塑性斜率,由于随动强化的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Von Mises 屈服准则,初始为各向同性材料的小应变问题,这包括大多数的金属。
需要输入的常数是屈服应力和切向斜率,可以定义高达六条不同温度下的曲线。
注意:
"使用MP命令来定义弹性模量
"弹性模量也可以是与温度相关的
"切向斜率Et不可以是负数,也不能大于弹性模量
在使用经典的双线性随动强化时,可以分下面三步来定义材料特性。
1、 定义弹性模量        
2、 激活双线性随动强化选项
3、 使用数据表来定义非线性特性

双线性等向强化(BIS0),也是使用双线性来表示应力-应变曲线,在此选项中,等向强化的Von Mises 屈服准则被使用,这个选项一般用于初始各向同性材料的大应变问题。需要输入的常数与BKIN选项相同。

多线性随动强化(MKIN)使用多线性来表示应力-应变曲线,模拟随动强化效应,这个选项使用Von Mises 屈服准则,对使用双线性选项(BKIN)不 能足够表示应力-应变曲线的小应变分析是有用的。
需要的输入包括最多五个应力-应变数据点(用数据表输入),可以定义五条不同温度下的曲线。在使用多线性随动强化时,可以使用与BKIN相同的步骤来定义材料特性,所不同的是在数据表中输入的常数不同,下面是一个用命令流定义多线性随动强化的标准输入。
          MPTEMP,,10,70
          MPDATA,EX,3,,30ES,25ES
          TB,MK2N,3
          TBTEMP,,STRA2N
          TBDATA,,0.01,0.05,0.1
          TBTEMP,10
          TBDATA,,30000,37000,38000
          TBTEMP,70
          TBDATA,,225000,31000,33000

多线性等向强化(MISO)使用多线性来表示使用Von Mises屈服准则的等向强化的应力-应变曲线,它适用于比例加载的情况和大应变分析。
需要输入最多100个应力-应变曲线,最多可以定义20条不同温度下的曲线。
其材料特性的定义步骤如下:
1、 定义弹性模量
2、 定义MISO数据表
3、 为输入的应力-应变数据指定温度值
4、 输入应力-应变数据
5、 画材料的应力-应变曲线
与MKIN 数据表不同的是,MISO的数据表对不同的温度可以有不同的应变值,因此,每条温度曲线有它自己的输入表。

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