等向强化、随动强化理解

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时间:2018-07-11

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1、等向强化、随动强化理解1、强化、等向强化、随动强化1.强化、等向强化、随动强化定义分析时涉及到材料的塑性变形,如果是小变形,是用BKIN还是BISO模型好,两种模型算出的结果有差别吗应力达到屈服点后,继续加载(如果切线弹模大于0),有塑形变形,应力升高,然后卸载,这时是弹性的,再加载还是弹性的,直到应力得到卸载时的应力值才开始新的屈服。这种屈服点升高的现象称为强化。如果材料在一个方向屈服强度提高(强化)在其它方向的屈服强度也同时提高,这样的材料叫等向强化材料。如果材料在应该方向的屈服点提高,其它方向的屈服应力相应下降,比如拉伸的屈服强度提高多少,反向的压缩屈

2、服强度就减少多少,这样的材料叫随动强化材料。具体用那种强化模型要看你的材料是那种材料。不过从上面的分析可以看出,如果你只是单向加载,(即没有加载到屈服,卸载,再反向加载到屈服)两种材料模型的效果是一样的。2.等向强化、随动强化理解屈服面(见屈服条件)的大小、形状和位置的变化规律。塑性变形对应于微观上的位错运动。在塑性变形过程中不断产生新的位错,位错的相互作用提高了位错运动的阻力。这在宏观上表现为材料的强化,在塑性力学中则表现为屈服面的变化。各种材料的强化规律须通过材料实验资料去认识。利用强化规律得到的加载面(即强化后的屈服面)可用来导出具体材料的本构方程。强

3、化规律比较复杂,一般用简化的模型近似表示。目前广泛采用的强化模型是等向强化模型和随动强化模型。等向强化模型假设,在塑性变形过程中,加载面作均匀扩大,即加载面仅决定于一个强化参量q。如果初始屈服面是f*(σij)=0,则等向强化的加载面可表为:f(σij)=f*(σij)-C(q)=0,式中σij为应力分量;C(q)是强化参量q的函数。通常q可取为塑性功或等效塑性应变式中dε为塑性应变ε的增量;式中重复下标表示约定求和。随动强化模型假设,在塑性变形过程中,加载面的大小和形状不变,仅整体地在应力空间中作平动。以αij代表加载面移动矢量的分量,则加载面可表为:f(

4、σij)=f*(σij-αij)=0,式中可取αij=Aε,A为常数。对于多数实际材料,强化规律大多介于等向强化和随动强化之间。在加载过程中,如果在应力空间中应力矢量的方向(或各应力分量的比值)变化不大,则等向强化模型与实际情况较接近。由于这种模型便于数学处理,所以应用较为广泛。随动强化模型考虑了包辛格效应,可应用于循环加载和可能反向屈服的问题中。为了简化计算,常常将强化模型作某些简化。例如,在等向强化模型中,C(q)可进一步假设是塑性功的线性函数或幂次函数,所得到的模型分别称为线性强化模型和幂次强化模型。3、等向强化、随动强化应用范围等向强化模型假定材料在

5、塑性变形后,仍保持各向同性的性质,忽略了由于塑性变形引起的各向异性的影响,因此,只有在变形不大,以及应力偏量之间的相互改变比例不大时,才能比较符合实际。随动硬化模型中,弹性卸载区间是初始屈服应力的两倍,根据这种模式,材料总的弹性区间保持不变,但由于拉伸时强化而使压缩屈服应力的幅值减小,即考虑了包兴格效应。金属材料一般采用等向硬化或随动硬化;而岩土材料,静力问题一般采用等向硬化,循环荷载与动力问题采用随动硬化或混合硬化。2、介绍四种典型的非线性材料:1.双线性随动强化BKIN2.双线性等向强化BISO3.多线性随动强化MKIN4.多线性等向强化MISO1、双线

6、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VonMises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。注意事项:1.使用MP命令来定义弹性模量2.弹性模量也可以是与温度相关的3.切向斜率Et不可以是负数,也不能大于弹性模量定义步骤: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

7、数据表来定义非线性特性2、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VonMises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。举例如下:MP,EX,1,200e9MP,NUXY,1,0.25MP,GXY,1,150e9TB,BISO,1TBDATA,1,300e6,2000e63、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VonMises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很有用

8、。需要的输入包括最多五个应力-应变数据点(用数据表输

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