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4种主要非线性材料模型
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发布时间:2019-09-17 作者:正脉科工有限元分析 浏览数:5198

最常见的非线性材料模型:

  • 非线性弹性材料

  • 双线性弹塑性材料

  • 多线性塑料材料

  • 硬塑料材料

1.非线性弹性材料

这是第一种材料非线性。它只适用于各向同性材料。非线性弹性材料不会屈服,这意味着无论载荷有多高,在去掉载荷后,材料将恢复到初始状态,没有任何永久变形。它也不显示应变硬化(在几次加载-卸载循环后,它的作用相同)。

为了定义它,你应该做一个应力应变函数(在Femap中,它被称为函数依赖)。可以为第一和第三象限(正应力+正应变和负应力+负应变)定义该函数——这考虑到材料在压缩时可能表现出不同的特性。如果只在第一象限定义函数,第一点必须在0.0点。假设拉伸和压缩的关系是相同的,但是有些代码可能实际上要求您定义两者,即使它们是对称的。如果你使用Femap,请注意你应该使用图表4..vs压力当您定义非线性特性时(还有一个应力-应变函数)。

2.双线性弹塑性材料

我很想写这是钢的“默认”非线性材料。它不像第三个选项那样健壮,但是很容易设置。这种材料可以包括应变硬化(也可以选择运动学+各向同性硬化)。您可以用几种方式定义这种材料。首先,您需要定义将使用哪种屈服准则–通常存在4种可能性(这可能是有限元分析包中的不同列表,但对于使用的钢冯米塞斯,我无法想象没有这种可能性的代码!):

屈服准则:

  • 冯·米塞斯

  • Tresca

  • 摩尔-库仑

  • 德鲁克——普雷格

当你决定合适的屈服准则时(如我所述,用于钢冯·密斯),你需要输入初始屈服应力(用于冯·密斯和特雷斯卡)或2 *内聚力和内摩擦角(用于莫尔-库仑和德鲁克-普雷格)。然后必须定义加工硬化斜率,除非你希望你的材料是完全塑性的(我认为这是大多数代码中的默认设置)。加工硬化斜率H(以应力为单位)是应力对塑性应变的斜率,如下所示:

image.png

如果在分析中有循环载荷,定义硬化规则是个好主意。最常见的可能性是:

  • 各向同性(通常默认)

  • 运动学的

  • 各向同性+运动学

image.png

3.多线塑料材料

这是比前面描述的双线性材料更高级的选项。许多设置保持不变(屈服准则、硬化规则、初始屈服点)。代替加工硬化斜率,你必须定义一条曲线,显示应力和应变之间的多线性关系。

这种材料的应力-应变曲线必须从(ε= 0;σ=0)点。曲线上的第二点应该是初始产量(ε1;σy)用于von Mises和Tresca。对于莫尔-库仑和德鲁克-普雷格模型,第二点应该是(ε1;2c)。前两个数据点的线路连接斜率必须等于E值(如果数据不匹配,不同的代码会有不同的反应)。以下每个步骤的加工硬化斜率Hk计算如下:

image.png

在哪里是k点的塑性应变。

4.硬质塑料材料

我不认为这种材料被经常使用,但是因为有这种可能性,我决定也写一些关于它的东西。大多数设置与前两个示例相同。选择这种类型的材料会导致这样一种情况,即我们只定义应力-应变曲线的塑性部分——求解器将假设材料在弹性范围内是刚性的。我认为下图清楚地显示了一切:

image.png

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