常用弹塑性料模型
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常用弹塑性材料模型B.2.1. Isotropic Elastic Example: High Carbon Steel MP,ex,1,210e9 ! Pa MP, nu xy,1,.29 ! No units MP,dens,1,7850 ! kg/m 3 例题参看 B.2.7,Bilinear Isotropic Plasticity Example B.2.7. Bil in ear Isotropic Plasticity Example: Nickel AlloyNickel AlloyMP,ex,1,180e9 ! PaMP,n uxy,1,.31 ! No unitsMP,dens,1,8490 ! kg/m 3TB,BISO,1TBDA TA,1,900e6 ! Yield stress (Pa)TBDA TA,2,445e6 ! Tangent modulus (Pa)B.2.10. Bil in ear Kin ematic Plasticity Example: Tita nium AlloyMP,ex,1,100e9! PaMP, nuxy,1,.36! No units! kg/m 3MP,de ns,1,4650TB,BKIN,1TBDA TA,1,70e6! Yield stress (Pa)TBDA TA,2,112e6 ! Tangent modulus (Pa)7.2.3.6 塑性随动模型各向同性、随动硬化或各向同性和随动硬化的混合模型,与应变率相关,可考虑失效。
通过在0 (仅随动硬化)和 1 (仅各向同性硬化)间调整硬化参数B来选择各向同性或随动硬化。
应变率用Cowper-Symo nds模型来考虑,用与应变率有关的因数表示屈服应力,如下所示:1P1 —(0 E P:ff)有效塑性应变, E P —塑性硬化模量,由下式给出:E tan EE PEE tan应力应变特性只能在一个温度条件下给定。
第五章 弹塑性模型理论5.1 概述弹塑性理论可以分为两种,塑性增量理论和塑性全量理论。
塑性增量理论又称塑性流动理论,塑性全量理论又称塑性形变理论。
在塑性增量理论中,将物体在弹塑性变形阶段的应变ij ε分为两部分:弹性应变e ij ε和塑性应变p ij ε。
塑性应变增量ij d ε的表达式为e p ij ij ij d d d εεε=+ (5.1.1)式中,弹性应变增量d e ij ε可以用广义虎克定律计算,塑性应变增量d p ij ε可以根据塑性增量理论计算。
塑性增量理论主要包括三部分:(1) 屈服面理论;(2) 流动规则理论;(3) 加工硬化(或软化)理论。
在塑性形变理论中是按全量来分析问题的。
它在盈利状态和相应的应变状态之间建立一一对应的关系。
塑性形变理论实质上是把弹塑性变形过程看成是非线性弹性变形过程。
严格说,在弹塑性变形理论的应用是有条件的。
严格讲,只有在等比例加载条件下,应用塑性变形理论可以得到精确解。
所谓等比例加载是指在加载过程中,各应力分量是按同一比例增加的。
严格的等比例加载是很难满足的,在土工问题中可以说是不可能的。
在简单加载条件下应用塑性形变理论分析有时也可以取得较好效果。
近些年来建立的土体弹塑性模型大部分是根据塑性增量理论建立的。
本章主要介绍塑性增量理论,在最后一节简要介绍塑性形变理论。
5.2 屈服面得概念首先讨论理想弹塑性材料。
理想弹塑性材料受力到什么程度才开始发生塑性变形呢?在简单拉伸时,问题是很明显的。
当应力等于屈服应力σs 时,塑性变形开始产生。
σs 值是可以在拉伸试验应力-应变曲线上找到的。
然而在复杂应力状态时,问题就不是这样简单了。
一点的应力状态由六个应力分量确定。
在复杂应力状态下,显然不能任意选取某一个应力分量的数值作为判断材料是否进入塑性状态的标准。
因此需要在应力空间或应变空间来考虑这一问题。
在土塑性力学中,常用的应力空间有三维主应力空间、p 、q (或σm ,σ1-σ3)应力平面、以及132σσ+,132σσ-应力平面等。
我所认识的应力和应变之间的关系在单向应力状态下,理想弹性材料的应力和应变之间的关系是满足胡克定律的一一对应的关系。
在三维应力状态下描述一点处的应力状态需要9个分量,相应的应变状态也要用9个应变分量来表示。
对于一个具体的理想弹性体来讲,如果在三维应力状态下,应力与应变之间仍然有线性一一对应关系存在,则称这类弹性体为线性弹性体。
所谓各向弹性体,从力学意义上讲,就是弹性体内的每一点沿各个方向的力学性质都完全相同的。
这类线性弹性体独立的唐兴常数只有两个。
各向同性体本构关系特点:1.主应力与主应变方向重合。
2.体积应力与体积应变成比例。
3.应力强度与应变强度成比例。
4.应力偏量与应变偏量成比例。
工程应用中,常把各向同性弹性体的本构方程写下成11()11()11()x y z xy xy y x z yz yz z y x xz xz E G E G E G εσμσσγτεσμσσγτεσμσσγτ⎧⎡⎤=-+=⎣⎦⎪⎪⎪⎡⎤=-+=⎨⎣⎦⎪⎪⎡⎤=-+=⎪⎣⎦⎩,式中分别为弹性模量、泊松比和剪切模量。
在E G μ、、这三个参数之间,实际上独立的常量只有两个,它们之间存在关系为()21E G μ=+。
屈服条件:弹性和塑性的最主要区别在于变形是可以恢复。
习惯上,根据破坏时变形的大小把工程材料分为脆性材料和塑性材料两类。
对于加载过程如图1OA: 比例阶段;线性弹性阶段AB: 非弹性变形阶段 BC : 初始屈服阶段 s σσ≤ CDE :强化阶段;应变强化硬化阶段EF : 颈缩阶段;应变弱化,软化阶段s σσ≥ C 点为初始屈服点具有唯一性。
在应力超过屈服应力后,如果在曲线上任意一点D 处卸载,应力和应变之间将不再遵循原有的加载曲线规律,而是沿一条接近平行于OA 的直线DO ’变化,直到应力下降为零,这时应变并不为零,即有塑性应变产生。
如果用OD ’表示总应变ε,O ’D ’表示可以恢复的弹性应变eε,OO ’表示不能恢复的塑性应变p ε,则有e p εεε=+,即总应变等于弹性应变加上塑性应变。
常用弹塑性材料模型下表列出了ANSYS/LS-DYNA材料模型以及相应的LS-DYNA命令
B.2.1. Isotropic Elastic Example: High Carbon Steel
MP,ex,1,210e9 ! Pa
MP,nuxy,1,.29 ! No units
MP,dens,1,7850 ! kg/m3
B.2.7. Bilinear Isotropic Plasticity Example: Nickel Alloy
MP,ex,1,180e9 ! Pa
MP,nuxy,1,.31 ! No units
MP,dens,1,8490 ! kg/m3
TB,BISO,1
TBDA TA,1,900e6 ! Yield stress (Pa)
TBDA TA,2,445e6 ! Tangent modulus (Pa)
B.2.10. Bilinear Kinematic Plasticity Example: Titanium Alloy
MP,ex,1,100e9 ! Pa
MP,nuxy,1,.36 ! No units
MP,dens,1,4650 ! kg/m3
TB,BKIN,1
TBDA TA,1,70e6 ! Yield stress (Pa)
TBDA TA,2,112e6 ! Tangent modulus (Pa)
B.2.11. Plastic Kinematic Example: 1018 Steel
MP,ex,1,200e9 ! Pa
MP,nuxy,1,.27 ! No units
MP,dens,1,7865 ! kg/m3
TB,PLAW,,,,1
TBDA TA,1,310e6 ! Yield stress (Pa)
TBDA TA,2,763e6 ! Tangent modulus (Pa) TBDA TA,4,40.0 ! C (s-1)
TBDA TA,5,5.0 ! P
TBDA TA,6,.75 ! Failure strain
B.2.16. Piecewise Linear Plasticity Example: High Carbon Steel
MP,ex,1,207e9 ! Pa
MP,nuxy,1,.30 ! No units
MP,dens,1,7830 ! kg/m3
TB,PLAW,,,,8
TBDA TA,1,207e6 ! Yield stress (Pa)
TBDA TA,3,.75 ! Failure strain
TBDA TA,4,40.0 ! C (strain rate parameter)
TBDA TA,5,5.0 ! P (strain rate parameter)
TBDA TA,6,1! LCID for true stress vs. true strain (see EDCURVE below) *DIM,TruStran,,5
*DIM,TruStres,,5
TruStran(1)=0,.08,.16,.4,.75
TruStres(1)=207e6,250e6,275e6,290e6,3000e6 EDCURVE,ADD,1,TruStran (1),TruStres(1)
B.2.25. Rigid Material Example: Steel
MP,ex,1,207e9 ! Pa
MP,nuxy,1,.3 ! No units MP,dens,1,7580 ! kg/m3 EDMP,rigid,1,7,7。