ansys高级非线性分析七粘弹性.ppt

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1、粘弹性七粘弹性本章综述本章讨论ANSYS用于模拟玻璃(非晶态固体)和非晶态聚合物等材料的粘弹性能力。因为粘弹性行为非常复杂,本章将主要按如下步骤编排:首先定义一些常用的术语通过使用一维流变模型来解释线性粘弹性行为，这将有助于说明广义Maxwell模型的基本特征。使用所有粘弹性材料通用的一般输入要求。焦点将转至WLF偏移函数和聚合物。将他讨论TN偏移函数及其对玻璃材料的适用性。September30,2001Inventory#0014917-粘弹性本章综述本章包括以下主题:A.粘弹性理论背景B.流变模型(Maxwell,Kelvin-Voigt,标准线

2、性)C.ANSYS粘弹性模型输入D.WLF偏移函数E.TN偏移函数F.求解粘弹性模型G.实验数据的曲线拟合September30,2001Inventory#0014917-粘弹性A.粘弹性理论背景有些非晶态聚合物的行为随温度而改变。在玻璃转变温度以下,材料行为与弹性固体类似。在玻璃转变温度以上,材料响应与一个‘橡胶’固体类似。在高温时,材料行为与粘性液体类似。在玻璃转变温度以上,响应是弹性固体和粘性液体的结合(指上面的‘橡胶固体’)，这种行为是粘弹性的特性。September30,2001Inventory#0014917-粘弹性...粘弹性理论背景

3、粘弹性是率相关行为,材料特性可能与时间和温度都有关，粘弹性响应可看作由弹性和粘性部分组成。弹性部分是可恢复的,且是瞬时的。粘性部分是不可恢复的,且在整个时间范围内发生。ANSYS中能模拟线性粘弹性，这导致如下假设:应变率与瞬态应力成比例瞬态应变与瞬态应力也成比例限于小应变、小变形行为(NLGEOM,OFF)September30,2001Inventory#0014917-粘弹性...术语的定义速率效应对于标准的线性模型(后面讨论),极限行为是:非常慢和非常快的应变率的弹性。es.ese.e.e0September30,2001Inventory

4、#0014917-粘弹性...术语的定义蠕变在恒定的外加应力作用下,应变单调增加。右图所示,线性和指数蠕变情况应力松弛在恒定外加应变作用下,应力渐近降低。te0eetss0sSeptember30,2001Inventory#0014917-粘弹性...术语的定义简单热流变行为如前所述,粘弹性材料与时间和温度有关，两个相关性都需要考虑。简单热流变(TRS)行为是指时间和温度是同一现象，这意味着粘弹性响应-对数时间的函数关系随着温度变化而平移。上面说法的另一种解释是,材料对高温载荷的短时间作用的响应与较低温度长时间作用的响应是相同的。ln(t)G松弛

5、模量随温度变化而偏移T2T1T0T0

6、个温度下的行为。根据材料的不同而采用不同的偏移函数。September30,2001Inventory#0014917-粘弹性...术语的定义缩减的或伪时间(虚拟温度)应该注意前述幻灯片的响应曲线的移动是由一个被称作为缩减(或伪)时间的变量(x)来完成的，用缩减时间后,等温方程可用于描述非等温过程。一个虽然独立但却相关的概念是虚拟温度，后面将会讨论。偏移函数上面方程中,a(T)代表偏移函数,用来描述响应曲线的移动。正如后面所述,ANSYS中可使用两个不同的偏移函数(以及一个用户自定义偏移函数)。September30,2001Inventory#001

7、4917-粘弹性B.流变模型在详细讨论ANSYS中可用的粘弹性选项之前,对一些常用的流变模型(1-D)进行总结有助于理解粘弹性行为。下面的讨论依赖于两个基本模型,弹簧和缓冲器弹簧采用Hooke定律作为应力和应变的关系，这代表弹性固体。缓冲器(或阻尼器)定义应力和应变率间的行为,用于表示粘性流体。EhSeptember30,2001Inventory#0014917-粘弹性...Maxwell模型Maxwell模型是一个串联的弹簧和阻尼器。蠕变行为松弛行为ts加载te响应te加载ts响应September30,2001Inventory#0014917-

8、粘弹性...Maxwell模型Maxwell模型与前面幻灯片所示的流体具有类似的特征。呈现线性