弹塑性力学土木工程应用有限元ABAQUS分析

弹塑性力学 土木工程 学生 王中华 老师 辛东嵘 个人简介 姓名 王中华本科 安徽工程大学导师 付朝江研究方向 有限元结构分析结构抗震加固 主讲内容 01 弹塑性试验案例 Elastoplastictestcase 02 名义应力 变 与真实应力 变 Nominalstress variation Realstress variation 03 有限元分析验证 Finiteelementanalysisverification PART 01 弹塑性试验案例 试验引入 低碳钢拉伸时的应力 伸长曲线 Oe阶段 弹性阶段 变形为弹性变形 eC阶段 屈服阶段 产生不可恢复的永久变形 即塑性变形 CB阶段 强化阶段 Bk阶段 局部塑性变形阶段 试验引入 低碳钢拉伸时的应力 伸长曲线 弹性 是物体本身的一种特性 发生弹性形变后可以恢复原来状态的一种性质 塑性 材料在外力作用下能稳定地改变自己的形状和尺寸而各质点间的联系不被破坏的性能称为塑性 可逆性变形 不可恢复的变形 塑性变形具有不可压缩性 弹塑性力学的发展 早期 如今 精确算法 数字分析法 线性问题 非线性问题 实际的需要 软件应用计算ANSYS ABAQUS PART 02 名义应力 变 与真实应力 变 名义 真实应力 变 在ABAQUS中必须用真实应力和真实应变定义塑性 实验数据常常是用名义应力和名义应变值给出的 名义应力 工程上利用未变形的平面计算得到的单位面积上的力 应力 称为名义应力 实际应力 使用变形后的平面所得的应力 考虑塑性变形的不可压缩性 名义 真实应力 变 考虑塑性变形的不可压缩性 未变形的长度未变形的平面面积 名义应力 真实应力 nominal 名义 真实应力 变 名义应变 每单位未变形长度的伸长 名义 真实应力 变 考虑塑性变形的不可压缩性 名义 真实应力 变 真实应变 是指其某瞬时尺寸的无限小增量与该瞬时尺寸比值的积分 真实应力与名义应力的关系 名义 真实应力 变 真实应变与名义应变的关系 名义 真实应力 变 塑性性能的材料实验数据 提供的应变包括塑性应变和弹性应变 是材料的总体应变 所以总体应变分解为弹性和塑性应变两项 弹性应变等于真实应力与弹性模量的比值 真实塑性应变 总体真实应变 真实弹性应变 转化表 PART 03 有限元分析验证 平板圆孔应力 齐尔西 G Kirsch 解 平板圆孔应力 可见孔边最大应力比无孔时提高了3倍 应力集中系数k 3 验证 受拉平板中心位置有一个小圆孔 边长为100mm 中心圆孔半径r 5mm 平板厚度1mm 拉伸荷载q 100Mpa 材料特性 弹性模量E 2 1e11Pa fy 418e6Pa 泊松比0 3 验证小孔处的应力集中系数 验证 基于结构和荷载的对称性 只取结构的1 4进行分析 验证 圆孔边缘应力最大的部位在90 处 与理论分析的结果一致 且最大应力279 4Mpa 右侧施加的均布荷载为q 100Mpa故应力集中因子为 误差分析 每边单元数10 最大应力288 每边单元数15 最大应力299 对比分析 网格划分的不同 对数据的拟合具有一定的影响 划分的密集 计算结果更逼近理论值 应用 刚刚接触有限元分析 对于有限元数据分析应用所涉及的弹塑性力学原理研究有限 有限元分析软件基于弹塑性力学所涉及的原理有很多 比如Mises屈服准则 增量理论等等 简单了解 后期有限元分析应用时 既可以验证前人理论的准确性 也可以根据