ansys粘塑性分析-Anand模型

C.ANAND粘塑性选项•Anand提出的率相关塑性选项有如下特征:–与率无关模型不同,没有明显屈服面,没有使用加载/卸载准则(即没有Bauschinger效应)。–假设在所有非零应力值处发生塑性流动,虽然在低应力处塑性流动可以忽略。–Anand模型使用一个称作变形抗力(以“s”表示)的内部标量变量来表示对材料非弹性流动的各向同性抗力，以NL,PSV(塑性状态变量)输出，–假设材料温度大于其熔点温度的一半。–非弹性应变的输出为“塑性应变(EPPL)”。注意不可用累加等效塑性应变(NL,EPEQ)。粘塑性的Anand模型:流动方程可写为:在这一点上,比较Anand模型和广义Garofalo(双曲正弦)蠕变方程是有用的:式中双曲正弦蠕变方程和Anand模型的主要区别是演化方程[变形抗力(s)],下面解释mRTQinsAe1sinh⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎟⎠⎞⎜⎝⎛=−σξε&()[]3421sinhCTCcrCeCσε−=&RQCmCsCAC====4321,1,,ξ演化方程(应变强化/软化)为:式中()nRTQininaoeAssssBBBBhs⎥⎦⎤⎢⎣⎡=−=⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧=εε&&&ˆ1**绝对温度变形抗力的时间导数变形抗力的饱和值变形抗力应力有效有效非弹性变形速率======Tsssin&&*Cauchyσε附加项被定义为材料常数:所有常数必须为正的。TBDATAConstantParameterDescriptionUnits1soinitialvalueofdeformationresistancestress(e.g.,psi,MPa)2Q/Ractivationenergydividedbyuniversalgasconstantenergy/volume(e.g.,kJ/mole)3Apre-exponentialfactor1/time(e.g.,1/second)4ξmutiplierofstressdimensionless5mstrainratesensitivityofstressdimensionless6hohardening/softeningconstantstress(e.g.,psi,MPa)7coefficientforsaturationvalueofdeformationresistancestress(e.g.,psi,MPa)8nstrainratesensitivityofsaturationvalue(deformationresistance)dimensionless9astrainratesensitivityofhardeningorsofteningdimensionless,a1.0sˆ前面幻灯片所示的Anand模型的9个材料常数可以通过命令或材料GUI定义(如下所示):–通过TB,ANAND定义Anand模型。–用TBDATA定义9个材料常数。因为Anand方程中包括了温度效应,所以不允许使用与温度有关的常数。–记住通过MP命令定义EX和PRXY(和任何其它必要的线性材料属性)。通过材料GUI定义Anand模型的屏幕快照。–StructuralNonlinearInelasticRate-DependentViscoplasticityAnand’sModelANAND支持的单元•仅有三种单元类型支持Anand模型:VISCO106-108–VISCO106-108是基于惩罚的混合U-P单元(参考本书第2章)。•VISCO106是低阶2D单元。•VISCO107是低阶3D单元。•VISCO108是高阶2D单元。–没有壳或梁单元。而且,VISCO106和108仅限于平面应变或轴对称分析。D.求解粘塑性问题•定义了合适的单元类型和材料性能后,求解选项与大多数非线性问题相似MainMenuSolution-AnalysisType-Sol’nControl…SolutionControls-BasicTab-AnalysisOptions–若需要,打开大位移效应(NLGEOM,ON)来指定大位移/大应变求解。–尽管“时间”在粘塑性问题中很重要,求解仍可以是静态或瞬态的，这将不包括或包括惯性效应。–推荐采用求解控制(SOLCONTROL),缺省时求解控制是打开的。•采用粘塑性材料的非线性求解需要一个结束时间和指定的合适的子步数。SolutionControls-BasicTab-TimeControl–定义合适的结束时间(TIME)。记住,对于有粘塑性的非线性静态分析,时间对应变率效应很重要。–定义合适的子步数(NSUBST)或时间增量(DELTIM)，以获得精确的结果(见下面幻灯片)。•确保塑性应变增量足够小以捕捉响应,这对任何路径相关问题都是重要的。SolutionControls-NonlinearTab-CutbackControl–后退控制(CUTCONTROL)用于指定允许的塑性应变增量的最大值。缺省时,该值为15%。前已述及,对于RATE和ANAND,所有的非弹性应变以“塑性应变”输出。与蠕变中塑性和蠕变应变被分开不同,RATE和ANAND的非弹性应变被耦合。查看粘塑性结果•能照常查看结果,如塑性应变。MainMenuGeneralPostprocPlotResultsNodalSolu…MainMenuGeneralPostprocPlotResultsElementSolu…–非弹性应变以塑性应变(EPPL)输出。•塑性应变能密度也被输出，每个单元的结果都能被画图或列表。MainMenuGeneralPostprocPlotResultsNodalSolu…MainMenuGeneralPostprocPlotResultsElementSolu…查看ANAND的结果•当查看采用Anand模型的问题的结果时,请记住以下几点:–虽然等效塑性应变和其分量是可用的,但累加的等效塑性应变不可用(NL,EPEQ)。–变形抗力(s)可通过NL,PSV(塑性状态变量)输出。–单位体积塑性功可以通过NL,PLWK输出。采用单元表,乘以体积(VOLU)得到塑性功。