结构非线性培训金属塑性ppt课件.ppt

《结构非线性培训金属塑性ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、Workbench–Mechanical结构非线性第五章金属塑性章节概述这章包含以下内容:弹性/塑性背景知识理论屈服准则强化准则一般过程作业本章描述的性能通常适用于ANSYSStructural或以上的license.例外情况会根据需要说明A.金属塑性综述什么是塑性?当延性材料承受的应力超过其弹性极限时就会屈服产生永久大变形.塑性是指材料响应超过屈服极限.塑性对金属成形非常重要.对于在役结构,塑性作为能量吸收机构很重要.小塑性变形时就会破坏的材料是脆性材料.延性响应在多数情况下比脆性响应安全.本章将通过定义特定术语来回顾塑性的基础知识.弹性回顾:在讨论塑性前，有必要复习一下金属弹性

2、.对弹性响应，如果产生的应力低于材料的屈服极限，当卸载后，材料会完全恢复到初始状态。从金属的观点来说，这种行为是拉伸而不是破坏原子间的化学键。因为弹性是由于原子键拉伸所造成的，因此可以完全恢复，另外弹性应变应该较小。金属材料的弹性行为通常由应力－应变关系的胡克定律来描述:...金属塑性综述塑性回顾:塑性变形是由于剪应力（偏移应力）所造成的原子平面的滑动而引起的。这种错位移动本质上是原子在晶体结构重新排列造成卸载后不可恢复的应变或永久变形.不像弹性，滑动通常不会带来体积应变（不可压缩条件）YieldStrengthsyElasticPlasticUnloading...金属塑性综

3、述速率无关的塑性:如果材料的响应与加载或变形的速率无关,那么这种材料就是速率无关的.大多数金属材料在低温下呈现与速率无关的行为和低应变率(<1/4或1/3融化温度）.工程和真实的应力－应变:工程应力－应变可以用于小应变分析，而塑性分析必须使用真实的应力－应变,因为它们更能代表材料的状态....金属塑性综述工程和真实应力－应变(续):用户可以采用下列的近似方法来将工程应力－应变数据转换为真实的应力－应变值:达到屈服应变的两倍以前:达到颈缩以前:注意，下列假设仅针对应力转换:材料不可压缩(为大应变可接受的近似)假设试件横截面应力为均匀分布.超过颈缩:在瓶颈处没有工程和真实应力－应变的转

4、换公式。必须对截面进行测量....金属塑性综述B.屈服准则屈服准则:屈服准则试用来联系多轴和单轴应力状态.试件的拉伸试验提供单轴数据，可以很容易的绘制一维应力－应变曲线就像本节前面所提供的那样.实际结构一般是多轴应力状态。屈服准则提供材料应力状态的标量不变量，可以和单轴情况对比.一般而言，一个应力状态可以分为两部分。静水应力-产生体积变化.偏应力-产生角度扭转....屈服准则应力状态(其中:s1=s2=s3)静水应力(p)只引起体积变化偏移应力只导致角度扭转ps2s3s1ps2-pps1-ps3-p=+…屈服准则Von-Mises屈服准则预测屈服的出现，只要单位体积的扭转能量等于同

5、样单轴应力到达屈服强度体积的扭转能量.从这个理论出发，一个标量不变量(vonMisesequivalentstress)表达如下:当vonMises等效应力超出了单轴材料屈服强度，总体的屈服会出现....屈服准则若在3D主应力空间中画出,vonMises屈服面是一个圆柱面.s2s1s3s1=s2=s3圆柱体以s1=s2=s3为轴排列.注意如果应力状态在圆柱体内，不发生屈服。这意味着如果材料在静水压力下(s1=s2=s3)，再大的静水压力也不会引起屈服。从另一个角度看，偏离(s1=s2=s3)轴的应力参与计算vonMises应力{s}。…屈服准则在柱面（圆）边缘，屈服会出现.没有应力

6、状态能够存在于柱体之外.然而，硬化准则会描述柱体关于屈服如何改变eElasticPlastic321sy主应力空间单轴应力-应变C.强化准则强化准则描述初始屈服准则如何随不断发展的塑性应变变化.强化准律描述在塑性流动过程中屈服面如何变化（大小，中心，形状）.强化准则决定什么时候材料会随加载或卸载再次屈服.这与呈现无硬化–即屈服面保持固定的理想弹塑性材料形成对比.弹性塑性加载后的屈服表面初始屈服表面有两个基本强化规则描述了屈服面的改变:2初始屈服面1后续屈服面随动强化.屈服面大小保持常数且向屈服方向传递.等向强化.屈服面随塑性流动在各个方向均匀扩张.2初始屈服面1后续

7、屈服面多数金属材料对小应变加载循环呈现随动强化行为.…强化准则线性随动强化的应力-应变行为描述如下:后续屈服压缩减少量就是拉伸屈服应力增加量，因此屈服点间2y的差距总是会保持.(这就是著名的包辛格效应.)e2132sysys'初始屈服面后续屈服面a…随动强化一个初始等向强化的材料在屈服和经历随动强化之后不再各向同性.对于大应变的模拟，由于包辛格效应随动强化模型不再合适。随动强化一般用于小应变的循环加载.y2y’…随动强化等向强化指屈服面在塑性流动期间