第五章 塑 性

1、第五章塑 性共七十九页本章(bn zhn)目标在完成本章的学习(xux)以后，应能掌握下列内容:本章目 标1. 塑性预备知识2. 增量塑性理论3. 强化准则各向同性与随动强化4. 塑性材料选项5. 推荐的单元6. 求解7. 输出变量8. 排错October 17, 20002塑性分析 5.7版本共七十九页塑 性塑性是在施加载荷的作用下，材料发生永久性变形（发生不可恢复塑性应变(yngbin)）的材料行为。 中碳钢的应力(yngl)应变曲线（夸张的）弹性理想塑性加工硬化上屈服点失效October 17, 20003塑性分析 5.7版本共七十九页路径(ljng)相关材料发生的塑性应变是不可恢复的。

2、由于塑性应变造成能量耗散，所以塑性问题的解是非保守 的。非保守问题的解与加载历史相关。塑性是一种路径相关的 或非保守 现象。当分析(fnx)承受塑性应变的结构时，必须依据实际的加载历史以保证求解正确。路径相关问题还要求缓慢施加载荷（使用多个子步）。对塑性不能使用叠加原理October 17, 20004塑性分析 5.7版本共七十九页结构的塑性响应（多轴应力状态）是以单轴试件的结果为基础(jch)的。基于单轴应力应变试验的结果，可推导出下列信息：比例极限 屈服点加工硬化Bauschinger 效应塑性(sxng)预备知识October 17, 20005塑性分析 5.7版本共七十九页屈服点多数韧

3、性金属在一定应力水平下的行为是线性的，此应力水平称为比例极限。在比例极限下，应力与应变间的关系是线性的。另外，在称为屈服点 的应力水平下，应力应变响应是弹性的。在屈服点以下，发生的任何(rnh)应变在载荷移走后都可完全恢复。 比例(bl)极限屈服点October 17, 20006塑性分析 5.7版本共七十九页屈服点通常在屈服点与比例极限间几乎无差别，程序经常假设它们相同。应力应变曲线中屈服点以下的部分称为弹性(tnxng)部分，高于屈服点的部分是塑性或应变强化部分。屈服点弹性(tnxng)塑性October 17, 20007塑性分析 5.7版本共七十九页应变(yngbin)强化理想弹塑性

4、材料行为或应变强化(qinghu) 行为是应变强化的典型表现。对于单轴情况，代表塑性流动（应力超过屈服时材料的变形）的关系如下所示：yyyy 弹性理想塑性应变强化October 17, 20008塑性分析 5.7版本共七十九页Bauschinger 效应(xioyng)y2y拉伸(l shn)压缩大多数金属在小应变循环加载时出现Bauschinger 效应。Bauschinger 效应是指在拉伸屈服后再压缩时屈服应力减小，因此在拉伸与屈服应力间存在接近 2y 的差异。理论实际October 17, 20009塑性分析 5.7版本共七十九页应力(yngl)偏量基于 P.W. Bridgeman的

5、经典实验，静水压力实际上对材料屈服无影响。剪切应力对屈服起主要作用。 对于一般应力(yngl)状态s，应力可分解为静水压应力与应力偏量。应力偏量代表了移走静水压应力后的纯剪状态。 S = Deviatoric Stress Vector S = - m 1 1 1 0 0 0Twhere: m = Hydrostatic Stress = 1/3(x +y + z)October 17, 200010塑性分析 5.7版本共七十九页等效应(xioyng)力只有应力偏量引起屈服。既然从应力应变曲线(qxin)定义屈服点为一个标量值，应力偏量需要用一个标量来代表，以定义屈服判据。等效应力是从应力偏量

6、中推导出的，它是剪切应变能的度量。等效应力用于确定一应力状态是否发生了屈服。October 17, 200011塑性分析 5.7版本共七十九页率相关性塑性应变的大小可能是施加载荷快慢的函数。如果塑性应变发生不需考虑时间效应，这种塑性是率无关(wgun) 的。相反，塑性与应变率有关的称为率相关塑性。本次讲解主要集中在率无关 塑性上。塑性应变假设为与时间无关系。ANSYS 有适用于金属成形过程的率相关模型 （Anand模型）。October 17, 200012塑性分析(fnx) 5.7版本共七十九页增量(zn lin)塑性理论增量塑性理论为表示塑性范围材料行为提供了一种应力应变增量(D and

7、De)间的数学关系。在增量塑性理论中有三个基本(jbn)组成部分：屈服准则流动准则强化准则增量塑性理论承认在塑性问题中应力应变的最终值是路径相关的现象。October 17, 200013塑性分析 5.7版本共七十九页屈服(qf)准则对于单轴拉伸试样，对比轴向应力与材料屈服应力确定是否(sh fu)屈服。但是，对于多轴应力状态，就需要定义一个屈服准则。屈服准则 是应力状态的单值（标量）度量，将用于对比单轴实验中的屈服应力。因此，知道了应力状态和屈服准则后，程序可确定是否发生了塑性应变。October 17, 200014塑性分析 5.7版本共七十九页屈服(qf)准则(续) 常用的屈服(qf)准

8、则是von Mises屈服准则。当形状应变能（等效应力）超过一定值时屈服发生。 von Mises 等效应力定义为：这里 s1 s2 与 s3 是主应力。当等效应力超过材料屈服应力时发生屈服：October 17, 200015塑性分析 5.7版本共七十九页von Mises 屈服(qf)准则von Mises 屈服准则可在主应力空间中绘制：屈服面 是三维空间(snwikngjin)中一个以1=2=3 为轴的圆周面。在二维情况下，屈服准则可绘制为椭圆。屈服面内的任意应力状态是弹性的，面外的则是屈服的。October 17, 200016塑性分析 5.7版本共七十九页流动(lidng)准则总的应

9、变增量可分为弹性部分与塑性部分。塑性流动定义了应力与塑性应变增量(Depl )间的关系。流动准则也描述了发生屈服时塑性应变的方向。从屈服准则推导出的流动方程表明，塑性应变发展的方向垂直于屈服面。这样的流动准则称为相关流动准则。如果使用其它(qt)的流动准则（从其它(qt)不同的函数中推导出的），则称为不相关的流动准则。October 17, 200017塑性分析 5.7版本共七十九页强化(qinghu)准则与单轴情况相联系，强化准则 规定了材料的应变强化。强化准则 描述了在塑性(sxng)流动过程中怎样更改屈服面。屈服准则确定了如果继续加载或反向加载，材料将在何时重新屈服。弹性塑性加载后的屈服

10、面初始屈服面October 17, 200018塑性分析 5.7版本共七十九页强化(qinghu)准则(续)ANSYS使用了两种强化准则来规定屈服面的更改：各向同性强化屈服面将随塑性流动扩大(kud)尺寸。随动强化屈服面在应力空间移动。October 17, 200019塑性分析 5.7版本共七十九页各向同性( xin tn xn)强化各向同性强化预测初始屈服面随塑性流动将均匀扩张。此强化模型假设塑性变形是个各向同性过程，忽略Bauschinger 效应。对于循环(xnhun)加载，此模型失效。1初始屈服面2后继屈服面October 17, 200020塑性分析 5.7版本共七十九页各向同性(

11、 xin tn xn)强化(续)y2s单轴试样各向同性强化的应力应变行为(xngwi)如图所示。注意后继的压缩屈服应力等于拉伸段的最大应力。 各向同性强化通常用于模拟大应变或比例加载。October 17, 200021塑性分析 5.7版本共七十九页随动强化(qinghu)随动强化(qinghu)假设随塑性流动，初始屈服面象刚体一样移动。材料开始时是各向同性的，因为包括了Bauschinger 效应，在屈服后就不再是各向同性的了。随动强化通常用于小应变和循环加载情况。 1初始屈服面2后继屈服面October 17, 200022塑性分析 5.7版本共七十九页随动强化(qinghu)(续)y2y

12、单轴试样随动强化的应力应变行为如图所示。注意由于拉伸方向的屈服应力增加，导致后继的压缩屈服应力在数量上降低了，因此(ync)在屈服应力之间总存在2y 的差异。对大应变 模拟，随动强化是不适用的。October 17, 200023塑性分析 5.7版本共七十九页塑性(sxng)选项ANSYS 程序有10种塑性材料选项：双线性随动强化(qinghu) BKIN双线性各向同性强化 BISO多线性随动强化 MKIN多线性随动强化KINH多线性各向同性强化 MISO非线性随动强化 CHAB非线性各向同性强化 NLIS各向异性 ANISODrucker-Prager DPAnand模型 ANAND下表总结

13、了塑性选项，包括屈服准则，流动准则和强化准则。October 17, 200024塑性分析 5.7版本共七十九页工程(gngchng)应变与真实应变通常以拉伸应力应变曲线的形式提供塑性材料的数据。这些数据是以工程应力(P/A0)对工程应变(Dl/l0)，或真实应力(P/A)对真实（对数）应变(ln(l/l0)的形式。大应变塑性分析(NLGEOM,ON)希望材料常数出自真实应力应变曲线，而小应变分析(NLGEOM,OFF)则使用工程应力应变数据。e工程(gngchng)真实October 17, 200025塑性分析 5.7版本共七十九页工程(gngchng)应变与真实应变(续)既然对于小应变响

14、应，工程应变与对数（真实）应变接近相等，那么 真实应力和对数应变 可用于通用分析。将工程量转化为真实量，使用：eln = ln (1 + eeng)strue = seng (1 + eeng)注意应力的转化只对不可压缩(y su)塑性应力应变数据有效。October 17, 200026塑性分析 5.7版本共七十九页双线性随动强化(qinghu)双线性随动强化(BKIN) 使用双线段表示应力应变曲线(qxin)，其中包括弹性模量和切向模量。 随动强化使用von Mises 屈服准则，所以包括Bauschinger效应。此选项可用于小应变和循环加载。yyET双线性随动强化所需输入的数据是弹性模

15、量E，屈服应力sy 和切向模量ET 。 October 17, 200027塑性分析 5.7版本共七十九页双线性随动强化(qinghu)(续)定义双线性随动强化(qinghu)模型的弹性模量(E) 使用： Preprocessor Material Properties Isotropic .October 17, 200028塑性分析 5.7版本共七十九页双线性随动强化(qinghu)(续)对双线性随动强化模型激活(j hu)非线性数据表使用： Preprocessor Material Properties Data Tables Define Activate .最多可定义六条温度相关曲

16、线。TBOPT=1 包含随温度增加的应力松驰效应（Rice模型，缺省）。TBOPT=0 不包含随温度增加的应力松驰效应（不推荐）。October 17, 200029塑性分析 5.7版本共七十九页双线性随动强化(qinghu)(续)对于双线性随动强化(qinghu)要输入屈服应力和切向模量，使用： Preprocessor Material Properties Data Tables Edit Active .注意切向模量不能为负值或比弹性模量大。October 17, 200030塑性分析 5.7版本共七十九页双线性随动强化(qinghu)(续)绘制双线性随动强化模型的应力应变(yngbi

17、n)曲线使用： Preprocessor Material Properties Data Tables Graph .October 17, 200031塑性分析 5.7版本共七十九页多线性随动强化(qinghu)多线性随动强化有两个选项MKIN与KINH 。两种材料模型都使用(shyng)多个线段的应力应变曲线来模拟随动强化效应。这些选项使用(shyng)von Mises 屈服准则，适用于金属的小应变塑性分析。输入弹性模量和应力应变数据点就可定义 MKIN 与KINH 。弹性模量 (E) 的输入步骤与BKIN模型相同。October 17, 200032塑性分析 5.7版本共七十九页多线

18、性随动强化(qinghu)MKIN选项MKIN选项使用 Besseling 或 内层模型（参见ANSYS 理论手册）。 MKIN 选项最多允许五个应力应变数据点，可定义最多五条不同温度下的曲线。MKIN 模型有下列(xili)限制：每条应力应变曲线必须 用同一组应变值。曲线的第一个点必须 与弹性模量一致。每一段的斜度不能超过弹性模量（不允许负斜度）。对于超过输入曲线末端的应变值，假设为理想塑性材料。October 17, 200033塑性分析 5.7版本共七十九页多线性随动强化(qinghu) MKIN 选项(续) TBOPT = 0 无随温度增加的应力松驰效应 （缺省）。TBOPT = 1

19、使用新的加权因子重新计算总塑性应变。TBOPT = 2 比例缩放塑性应变以保持总塑性应变为常数；与Rice模型一致(yzh)。（推荐）要激活多线性随动强化模型使用： Preprocessor Material Properties Data Tables Define Activate .October 17, 200034塑性分析 5.7版本共七十九页多线性随动强化(qinghu) KINH 选项KINH 选项移走了施加在MKIN 模型上的一些限制。（ KINH 具有与MKIN 选项TBOPT=2的Rice模型相同的机械行为。） 最多可定义40条与温度相关的应力应变曲线，每条曲线最多20个点

20、。不同温度下的曲线必须具有相同的点数，但各曲线间的应变值可不同。假设不同的应力应变曲线上的相应(xingyng)点代表了一个特别内层的温度相关屈服行为。October 17, 200035塑性分析 5.7版本共七十九页多线性随动强化(qinghu) KINH 选项(续)要激活(j hu)多线性随动强化模型，使用： Preprocessor Material Properties Data Tables Define Activate .指定 KINH。温度与数据点数。TBOPT 对 KINH 模型无效果。October 17, 200036塑性分析 5.7版本共七十九页多线性随动强化(qing

21、hu) KINH 选项(续)输入应力(yngl)应变数据点。Preprocessor Material Properties Data Tables Edit Active .October 17, 200037塑性分析 5.7版本共七十九页多线性随动强化(qinghu) KINH 选项(续)要绘制多线性随动强化模型(mxng)的应力应变曲线，使用： Preprocessor Material Properties Data Tables Graph .October 17, 200038塑性分析 5.7版本共七十九页双线性各向同性( xin tn xn)强化双线性各向同性强化(BISO) 使

22、用双线段代表应力应变曲线。各向同性强化使用von Mises屈服(qf)准则。 此选项通常用于金属塑性大应变分析。对于循环加载情况不推荐使用双线性各向同性强化。yyET双线性各向同性强化所需输入的值为弹性模量E，屈服应力sy，切向模量ET。输入步骤与双线性随动强化模型相同。October 17, 200039塑性分析 5.7版本共七十九页多线性各向同性( xin tn xn)强化(续)多线性各向同性强化(MISO)使用多线段代表应力应变(yngbin)曲线。各向同性强化使用 von Mises屈服准则。此选项通常用于比例加载和金属塑性的大应变分析。输入弹性模量与应力应变数据点可定义多线性各向同

23、性强化模型。输入步骤与KINH 模型相同。October 17, 200040塑性分析 5.7版本共七十九页多线性各向同性( xin tn xn)强化MISO 选项最多允许100个应力应变数据点，20条温度相关的曲线。 MISO还有下列(xili)附加限制：曲线的第一点必须与弹性模量相一致。每一段的斜率都不能大于弹性模量或小于零。对于超过输入曲线末端的应变值，假设为理想塑性材料行为。October 17, 200041塑性分析 5.7版本共七十九页多线性各向同性( xin tn xn)强化(续)要激活多线性各向同性强化模型(mxng)，使用： Preprocessor Material Pro

24、perties Data Tables Define Activate .指定 MISO.温度与数据点的数TBOPT 对MISO 模型无影响。October 17, 200042塑性分析 5.7版本共七十九页各向异性( xin y xn)塑性各向异性 (ANISO)允许材料 x，y，与 z方向(fngxing)具有不同的应力应变行为，拉伸与压缩时的行为也不相同。带有各向同性强化假设，使用一种修正的 von Mises 屈服准则。在每个正交方向上使用双线段代表应力应变曲线（及切应力切应变曲线）。此选项不允许温度相关性。October 17, 200043塑性分析 5.7版本共七十九页各向异性(

25、xin y xn)塑性(续)在应力空间中初始屈服面发生平动（如果拉伸与压缩时的屈服应力不同）并拉长为椭圆形（如果不同方向的屈服应力不同）。对于如复合材料的多数各向异性( xin y xn)问题，不推荐使用ANISO模型。 ANISO 只适合于小应变，比例加载的情况。October 17, 200044塑性分析 5.7版本共七十九页Drucker-PragerDrucker-Prager (DP) 模型适用于颗粒状的材料，如土壤，岩石和混凝土。使用压力相关的von Mises屈服准则，因此 限制压力（静水压应力(yngl)m ）的增加导致屈服强度相应增大。假设为弹性理想塑性材料。需输入的数据包括

26、三个常数：粘性(zhn xn)值c，内部摩擦角（角度） f和膨胀角 ff 。膨胀角 ff 控制体积膨胀量。yy = f(m)October 17, 200045塑性分析 5.7版本共七十九页Drucker-Prager (续)Drucker-Prager 模型(mxng)的屈服面是一个圆锥。压缩的屈服应力大于拉伸屈服应力。注意需要输入的常数（ c, f, 与 ff ）可从单轴数据中得到。详情请参见ANSYS理论(lln)手册。October 17, 200046塑性分析 5.7版本共七十九页Anand 模型(mxng)Anand模型 (ANAND)描述了金属在热加工状态的大应变响应。它是一个允

27、许非线性应变强化与软化的率相关模型。在ANSYS理论手册 中有此模型的详细描述。对于 Anand模型需要注意：材料温度假设(jish)为高于熔点温度的一半。只允许各向同性弹性（与塑性）行为。只有Visco106, Visoc107, 与 Visco108 单元支持此材料模型。October 17, 200047塑性分析 5.7版本共七十九页单元(dnyun)算法对于塑性分析，可用下列单元(dnyun)算法：不协调模式（额外形函数）Solid45 缺省选项，弯曲变形选择缩减积分（ B-Bar ）接近不可压缩材料，块变形统一缩减积分 (URI)接近不可压缩材料，弯曲变形混和 U-P 形式不可压缩或

28、接近不可压缩材料October 17, 200048塑性分析 5.7版本共七十九页推荐(tujin)使用的实体单元对率无关塑性推荐使用下列单元：忽略弯曲的块结构变形使用Plane182, Solid185 选择缩减积分 (B-Bar)。对于小应变分析使用不协调模式单元 Plane42, Solid45.对于大应变分析使用 Plane182 与 Solid185的 URI选项（更适用于大模型(mxng)） 或 Solid95的 URI选项。也可使用 Visco106, Visco107,与Visco108 （甚至可用于率相关塑性）。October 17, 200049塑性分析 5.7版本共七十九

29、页推荐使用(shyng)的梁单元与壳单元对于率无关塑性，推荐使用下列梁单元(dnyun)与壳单元(dnyun)：对于各向同性强化塑性 (BISO 或 MISO) 使用有限应变梁单元与壳单元 Beam188, Beam189, 与 Shell181。对于随动强化塑性 (BKIN, MKIN or KINH) 使用塑性梁单元与壳单元Beam23, Beam24, Shell43, 与 Shell143。October 17, 200050塑性分析 5.7版本共七十九页网格(wn )划分塑性计算发生在有限单元的积分点处。因此当划分单元时，积分点的密度 非常重要。缩减(sujin)积分单元（单点积分）

30、将需要更细化的网格。 积分点 (全积分)缩减积分October 17, 200051塑性分析 5.7版本共七十九页网格(wn )划分(续)对于弯曲分析将需要在厚度方向上有足够细化的网格，可以由粗到细向表面方向逐渐过渡。 塑性转折区域同样需要充分细化以得到局部效应。如果(rgu)是大应变问题，应建立合适的网格以确保单元变形过程中具有好的单元形状。 弯曲问题的网格密度例子October 17, 200052塑性分析 5.7版本共七十九页求解(qi ji)选项由于塑性求解的路径相关性，推荐使用(shyng)求解控制（缺省）。 不带自适应下降的全 Newton-Raphson 选项是推荐的Newton

31、-Raphson 选项（求解控制的缺省设置）。既然塑性是路径相关现象，载荷必须逐渐施加。推荐使用自动时间 步（求解控制的缺省设置）。October 17, 200053塑性分析 5.7版本共七十九页求解(qi ji)选项(续)塑性要求(yoqi)小的载荷增量，特别是对于大应变分析。确定自动时间步中设置了足够的初始步长与最小步长。作为塑性分析的一种收敛工具，线性搜索选项 ( LNSRCH ) 是有用的，特别是对大应变求解。如果应力应变曲线平衡，预测器(PRED)可减少迭代总数。如果问题有大旋转，不要使用预测器选项。October 17, 200054塑性分析 5.7版本共七十九页求解(qi ji

32、)选项(续)当求解塑性问题时，必须遵从真实的加载历史 以保证正确的解。路径相关问题同样需要缓慢施加载荷 （使用多个子步）。如果在子步中使用了太大的塑性应变(yngbin)增量( 15%) ，自动时间步将减少载荷增量。使用 CUTCONTOL 可改变最大塑性应变增量。October 17, 200055塑性分析 5.7版本共七十九页输出量塑性分析(fnx)中将输出每个节点的下列量：EPEL 应变的弹性分量EPPL应变的塑性分量EPTO总应变EPEQ累积等效塑性应变 HPRES静水压应力SRAT应力比值PLWK累积塑性功PSV塑性状态变量October 17, 200056塑性分析(fnx) 5.

33、7版本共七十九页输出量(续)要显示(xinsh)塑性输出量：General Postproc Plot Results Nodal Solu .用于等效弹性应变、等效塑性(sxng)应变及等效总应变计算的有效 Poisson比 (n) (缺省时 n=0)October 17, 200057塑性分析 5.7版本共七十九页输出量(续)应变的弹性分量 (EPEL)应变的弹性分量 是模型的当前弹性应变。应变的塑性分量 (EPPL)应变的塑性分量 是结构的当前塑性应变。这些(zhxi)应变代表塑性应变增量 pl 的总和。October 17, 200058塑性(sxng)分析 5.7版本共七十九页输出量

34、(续)总应变分量 (EPTO)总应变分量 是结构的总力学应变，是当前弹性应变分量(EPEL) 与塑性(sxng)应变分量(EPPL)的总和。October 17, 200059塑性(sxng)分析 5.7版本共七十九页输出量(续)累积等效塑性应变 (EPEQ)累积等效塑性应变 是等效塑性应变增量(zn lin)的和。换句话说，累积等效塑性应变指明了现正位于单轴应力应变曲线的何处。October 17, 200060塑性(sxng)分析 5.7版本共七十九页输出量(续)等效应变的说明可通过通用von Mises 公式计算等效弹性(tnxng)应变、等效塑性应变和等效总应变：这里，ex, ey,

35、等是相应(xingyng)的应变分量，而n是有效 Poisson比。October 17, 200061塑性分析 5.7版本共七十九页输出量(续)等效弹性应变当n = n 时，等效弹性应变 与等效应力通过下式相联系(linx)：等效塑性应变等效塑性应变 的计算是基于当前的塑性应变增量。在比例加载情况下， n 设置为0.5时，等效塑性应变 只与累积等效塑性应变相关。October 17, 200062塑性分析(fnx) 5.7版本共七十九页输出量(续)等效总应变等效总应变 是从总应变分量 计算出的。对于等效总应变 ，需要设置合适的有效(yuxio)Poisson比。如果 epl eel ，则使用

36、 n = 0.5。对于其它的值，可估算有效 Poisson比:October 17, 200063塑性分析(fnx) 5.7版本共七十九页输出量(续)静水压应力 (HPRES)定义静水压力压力：应力比值 (SRAT)如果应力比值 小于1，节点(ji din)是弹性的。如果应力比值是1或大于1，节点(ji din)正承受塑性应变。October 17, 200064塑性分析(fnx) 5.7版本共七十九页输出量(续)塑性功 (PLWK)单元(dnyun)Shell181, Plane182, Solid185, Beam188, Beam189, Visco106, Visco107, 与 Vi

37、sco108将输出累积塑性功 。塑性状态变量 (PSV)只有Visco106, Visco107, 与 Visco108 输出塑性状态变量。塑性状态变量是Anand模型的变形抗力，对于其它选项是累积等效塑性应变。October 17, 200065塑性分析(fnx) 5.7版本共七十九页输出量(续)注意在时间历程后处理器中的总应变(yngbin)有效Poisson 比 (n)只可用在通用后处理器中。要在时间历程后处理器中显示一个点处的应力应变响应（对于比例加载），使用：这里，SEQV 是von Mises 应力E 是弹性模量，而EPEQ 是累积等效塑性应变。October 17, 200066

38、塑性(sxng)分析 5.7版本共七十九页输出量(续)节点塑性的输出量是接近于节点的积分点值。如果单元所有的积分点都是塑性的，则单元积分点处的弹性应变与弹性应力值外推至节点，得到(d do)节点的弹性应变与弹性应力。如果积分点正经历塑性应变，则输出的单元所有节点的节点弹性应变与节点弹性应力实际上是积分点处的值。处于(chy)塑性应变状态时，积分点处的值不 外推至节点。October 17, 200067塑性分析 5.7版本共七十九页排错塑性应变状态是否出了材料提供的数据范围？ANSYS假设未指定的范围为理想(lxing)塑性。但可能会有一个导致物理不稳定的塑性转折点。未指定的范围(fnwi)O

39、ctober 17, 200068塑性分析 5.7版本共七十九页排错(续)如果单元使用不协调模式，是否发生体积自锁现象？对于“ 棋盘”模式（通过单元的压力值）查阅静水压力。细化网格并/或改变单元类型。如果单元使用缩减积分，是否会发生沙漏模式？细化网格（推荐）或增加沙漏刚度系数。 是否有足够(zgu)的网格密度？确保模型足够(zgu)细化以得到弯曲响应。塑性转折区域必须细化以得到局部效应。October 17, 200069塑性(sxng)分析 5.7版本共七十九页排错(续)应避免应力奇异，除非(chfi)此区域的单元过大。导致奇异性模型特征的例子为：单点力或单点约束凹角模型组件间的单点连接单点

40、耦合或接触条件应力奇异会导致单元扭曲，从而引起发散，或者如果使用了缩减积分，应力奇异会导致沙漏行为。October 17, 200070塑性(sxng)分析 5.7版本共七十九页练习(linx)分析在比例位移下的套管连接器。移走施加的载荷(zi h)并查阅残余应力。位移 = 0.025”用一个带厚度的 2D平面应力模型模拟套管连接器。October 17, 200071塑性分析 5.7版本共七十九页练习(linx)材料(cilio)特性: 铜EX = 16E6 psiPoissons ratio = 0.33应变应力0.00062510,0000.002515,0000.00521,0000.

41、01029,0000.01532,6000.02034,7000.04036,2500.10039,000数据为真实应力应变。October 17, 200072塑性分析 5.7版本共七十九页练习(linx)步骤:1.恢复(huf)数据库 connector.db，数据库包括网格及固定边界条件的信息。2.查阅分析使用的单元类型。为什么使用Plane42 单元？有其它合适的选择吗？3.输入塑性数据表，杨氏模量及Poisson比。你认为什么样的材料模型适用于此分析？4.在-Y 方向施加0.025” 的位移。（在数据库中有一个n_load参数指明了施加位移的节点。）October 17, 20007

42、3塑性分析 5.7版本共七十九页练习(linx)步骤:5.打开几何非线性 (NLGEOM,ON)。6.指定子步数 (20,100,15)。 7.指定输出控制 (需要十个均匀分隔的解)。8.在通用后处理器中查阅0.025”位移时的累积等效塑性应变。9.在时间历程(lchng)后处理器中绘制载荷位移曲线。10.什么是施加位移处的反应力？October 17, 200074塑性分析 5.7版本共七十九页练习(linx)步骤:11.移走施加的位移并重新开始计算。为移走施加的位移，需要从位移控制转向力控制。如果直接(zhji)删除位移（步骤改变），模型将由于弹性能同时“ 反弹” ，计算发散。（你可一试。）从位移控制转向力控制需依据以下步骤