在ABAQUS/CAE的Propery模塊中創(chuàng)建材料時(shí)，可以在EditMaterial對(duì)話框中選擇Me-chanical-+Plasticity→Plastic，然后輸入塑性材料數(shù)據(jù)(如圖17-5所示)，這些數(shù)據(jù)可以從哪里得到？

圖17-5定義塑性材料參數(shù)

解 答

最可靠的方法是利用材料拉伸或壓縮試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)式(17-3)~式(17-8)計(jì)算真實(shí)應(yīng)力。…和塑性應(yīng)變s。在彈性階段，塑性應(yīng)變始終為0;超過屈服點(diǎn)之后，塑性應(yīng)變開始大于 0。

在如圖17-5所示的對(duì)話框中，應(yīng)只輸人從屈服點(diǎn)開始的數(shù)據(jù)，例如，第一行數(shù)據(jù)的含義為:屈服應(yīng)力為418，相應(yīng)的塑性應(yīng)變?yōu)?。注意，此處談到的“屈服應(yīng)力”是一個(gè)簡化的概念，指的是塑性應(yīng)變開始大于0的那一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的真實(shí)應(yīng)力。輸人數(shù)據(jù)時(shí)，有幾個(gè)需要特別引起注意的問題：

1）根據(jù)材料試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行上述計(jì)算時(shí)，在彈性階段，由式(17-8)計(jì)算得到的塑性應(yīng)變ew應(yīng)該始終為0，即

這樣得到的彈性模量必然滿足式(17-9)。在利用上式計(jì)算彈性模量時(shí)，應(yīng)該在材料試驗(yàn)數(shù)據(jù)的彈性階段取多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，并計(jì)算彈性模量的平均值。

2）材料試驗(yàn)數(shù)據(jù)往往包含成百上千個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，在ABAQUS中輸入塑性材料數(shù)據(jù)時(shí)，不要把所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)都輸進(jìn)去，因?yàn)樵囼?yàn)測得的力會(huì)有微小的上下波動(dòng)，造成應(yīng)力-應(yīng)變曲線出現(xiàn)輕微的鋸齒形(例如在屈服點(diǎn)附近)，這時(shí)同一個(gè)應(yīng)力值可能對(duì)應(yīng)著多個(gè)應(yīng)變值，從而導(dǎo)致 ABAQUS收斂困難。正確的做法是，只在材料試驗(yàn)數(shù)據(jù)中選取適當(dāng)數(shù)量的有代表性的數(shù)據(jù)點(diǎn)(例如 20個(gè)左右)，讓其構(gòu)成一條平滑的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

3)在選擇上述數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí)，真實(shí)應(yīng)力?！闹祽?yīng)該是遞增的，不要包含頸縮后的數(shù)據(jù)點(diǎn)即應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)該是單調(diào)向上的。如果出現(xiàn)了下降段的真實(shí)應(yīng)力?！?，有可能出現(xiàn)收斂問題。例如，下面關(guān)鍵詞的定義中真實(shí)應(yīng)力就出現(xiàn)了下降段：

3）要讓塑性數(shù)據(jù)最后一行中的塑性應(yīng)變大于模型中可能出現(xiàn)的最大塑性應(yīng)變值，并保證應(yīng)力-應(yīng)變曲線始終是向上傾斜的。例如，在圖17-6a所示的塑性數(shù)據(jù)中，最后一行的塑性應(yīng)變?yōu)?.25，相應(yīng)的真實(shí)應(yīng)力為882MPa。其含義為，單元積分點(diǎn)上的Mises應(yīng)力達(dá)到882MPa后，材料變?yōu)槔硐胨苄?圖17-6a中的虛線部分)，即材料會(huì)持續(xù)變形，直到應(yīng)力降至小于或等于882MPa。換言之，在理想塑性狀態(tài)下，應(yīng)力和應(yīng)變值不是一一對(duì)應(yīng)的，而這有可能會(huì)造成收斂問題。

如果分析過程中的塑性應(yīng)變可能大于0.25，就應(yīng)該設(shè)法避免出現(xiàn)上述理想塑性狀態(tài)具體做法可以像圖17-6b那樣，在塑性數(shù)據(jù)的最后增加一行，將其中的塑性應(yīng)變?cè)O(shè)為一個(gè)非常大的值(例如2或者更大)，并相應(yīng)地選取適當(dāng)?shù)恼鎸?shí)應(yīng)力值，使應(yīng)力-應(yīng)變曲線微微向上傾斜，這樣就可以保證整個(gè)分析過程中都使用了硬化模型。相關(guān)實(shí)例請(qǐng)參見ABAQUS6.7幫助文檔《GettingStarted with ABAQUS:Interactive Edi-tion》第10.4.4節(jié)“Adding hardening to the material model”。對(duì)于上面的做法，讀者可能會(huì)擔(dān)心這樣隨意修改塑性數(shù)據(jù)，是否會(huì)導(dǎo)致分析結(jié)果不正確。事實(shí)上，ABAOUS/Standard分析只有在塑性應(yīng)變較小時(shí)才是準(zhǔn)確的，它無法準(zhǔn)確模擬構(gòu)件因塑性變形過大而破壞的過程。被壞和失效問題應(yīng)該使用ABAQUS/Explicit 進(jìn)行分析，并且需要定義適當(dāng)?shù)氖?zhǔn)則。

圖17-6讓塑性數(shù)據(jù)最后一行中的塑性應(yīng)變大于模型中可能出現(xiàn)的最大塑性應(yīng)變值并保證應(yīng)力-應(yīng)變曲線始終是向上傾斜的

a）塑性數(shù)據(jù)中最后一行的塑性應(yīng)變?yōu)?/span>0.25，從這一點(diǎn)之后變?yōu)槔硐胨苄阅Ｐ蚥）讓塑性數(shù)據(jù)中最后一行中的塑性應(yīng)變足夠大，以保證整個(gè)分析過程中都是硬化模型

（內(nèi)容、圖片來源：《ABAQUS有限元分析常見問題解答》，侵刪）

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