ansys级非线性分析蠕变课件

1、蠕变，第4，1章，学习交流PPT，内隐和外显蠕变。本章总结，前一章讨论速率无关塑性，本章将讨论ANSYS中蠕变行为的分析方法。尽管从材料的角度来看蠕变和粘塑性是相同的，但是本构模型的使用是不同的。因此，率相关塑性主题分为两部分，属于蠕变。本章将介绍大量在ANSYS中可用的隐式和显式蠕变规则。主要讨论金属的蠕变。然而，讨论的观点也适用于其他材料如塑料或混凝土的蠕变。ANSYS中有隐式和显式蠕变分析过程。首先讨论了蠕变的一般知识，然后给出了隐式或显式蠕变分析的细节。2。本章包括以下主题：A .蠕变现象背景；B .术语定义；C .一般蠕变方程；D .隐式蠕变过程；E .显式蠕变过程F. ANSYS蠕

2、变模型求解过程；G .隐式蠕变和显式蠕变之间的比较；3 .蠕变背景，在结晶材料中，如金属，蠕变机制空洞是点缺陷，倾向于形成垂直于施加应力方向而不是平行的晶界。间隙从高浓度区域移动到低浓度区域。扩散流动发生在低应力状态，但通常需要高温条件。晶粒的位错是线缺陷，位错运动(爬升、滑动和移动)在高应力下被激活，尽管位错运动也可能在中温下发生。有时晶界滑移被认为是导致蠕变变形的独立机制。4、学会交流PPT、内隐和外显蠕变.蠕变背景，虽然材料科学的详细讨论超出了本书的范围，但足以解释上面提到的导致蠕变的物理机制。蠕变变形与应力、应变、时间和温度之间的相关性通常以类似于以下公式的形式进行模拟：函数f1-4与

3、选定的蠕变规则相关。通常，蠕变常数由不同应变率和温度下的各种拉伸试验确定。假设各向同性，von Mises方程用于计算有效应力，等效应变用于蠕变应变速率方程(类似于速率无关塑性)。5、学习交替PPT、内隐和外显蠕变.爬行背景。当计算弹性应变、塑性应变和蠕变应变时，ANSYS使用附加应变分量：来计算塑性应变(流动法则)，这与前一章中描述的相似。蠕变应变根据蠕变应变率方程计算，其详细形式将在后面讨论。弹性、蠕变和塑性应变都基于(当前)应力状态，但它们是独立计算的(彼此独立)。注意隐性蠕变和显性蠕变的区别。6、学会交流PPT、内隐和外显蠕变.蠕变背景与塑性相似，蠕变是基于偏移行为的不可逆(非弹性)应

4、变。在蠕变流动条件下，材料被假定为不可压缩的。另一方面，与速率无关的塑性不同，当发生非弹性应变时，蠕变没有屈服面。因此，蠕变不需要高应力值来产生更多的蠕变应变。假设蠕变应变将在所有非零应力值下发生。如前所述，从材料的角度来看，蠕变和粘塑性是相同的。在工程应用中，蠕变通常用来描述低应变率下的热激活过程。与速率无关的塑性和隐式蠕变应变以弱耦合方式处理。相反，用ANSYS中的粘塑性本构模型来描述高应变率(例如冲击载荷)的应用。非弹性应变用强耦合来处理。7、学习交替PPT、内隐和外显蠕变.蠕变分析示例、焊球蠕变分析示例(热循环)。bretzahn，由chippac()授权的ANSYS模型，单元185

5、(B-Bar)，双曲正弦隐式蠕变模型，8，学习交流PPT，隐式和显式蠕变。术语定义，恒定载荷下蠕变的三个阶段：单轴应变和蠕变时间之间的关系如下图所示。在第一阶段，应变率随时间降低，这在短时间内完成。第二阶段具有恒定的应变率。在第三阶段，9，学习术语的定义，如交替PPT、隐式和显式蠕变.蠕变的三个阶段(续)蠕变应变率可以是应力、应变、温度和/或时间的函数。在工程分析中，第一和第二阶段的蠕变通常是最受关注的，而第三阶段的蠕变通常与破坏的开始(颈缩、损伤)有关，并且时间较短，因此第三阶段不在ANSYS中进行模拟。第一阶段蠕变的应变率通常比第二阶段蠕变的应变率高得多。然而，应变率在第一阶段逐渐减小，在

6、第二阶段几乎恒定(对于上述恒定应力和恒定温度的单轴试验)，并且第一阶段的蠕变时间比第二阶段短。10，学习术语的定义，如交流PPT、隐式和显式蠕变.当施加恒定应力时，蠕变应变增加。应力松弛在恒定应变条件下，应力减小。11，学习术语的定义，如交流PPT、隐式蠕变和显式蠕变.时间强化假设蠕变应变率仅与从蠕变过程开始的时间有关，即曲线向上/向下移动，当应力从s1变化到s2时，计算从点A到点B的不同蠕变率。应变强化假设蠕变速率仅与材料的现有应变有关，即曲线向左/向右移动。当应力从s1变化到s2时，计算从点A到点B的不同蠕变应变率。12，学习术语的定义，如交流PPT、隐式蠕变和显式蠕变.显式蠕变是指用欧拉

7、正演方法计算蠕变应变演化。每个时间步长中使用的蠕变应变速率与时间步长开始时的速率一致，并假设在整个时间步长Dt中保持不变。因此，需要一个小的时间步长来减少误差。对于具有塑性的显式蠕变，首先进行塑性修正，然后进行蠕变修正。这两种修正是在不同的应力值下进行的，因此精度较差。13、学习交流PPT、隐式蠕变和显式蠕变等术语的定义，应用欧拉反积分法求解隐式蠕变中的蠕变应变。这种方法在数值上是无条件稳定的，这意味着不需要像显式蠕变法那样使用小的时间步长，因此总体上它会更快。对于与蠕变速率无关的隐式塑性，塑性修正和蠕变修正同时进行，而不是分开进行。因此，隐式蠕变通常比显式蠕变更精确，但它仍然与时间步长的大小

8、有关，因此有必要使用足够小的时间步长来准确捕获与路径相关的行为。基于上述原因，隐式蠕变是ANSYS推荐的一种方法(高效、准确)。稍后将详细讨论两个蠕变过程。如前所述，蠕变方程通常是速率形式，类似于下面的方程：然而，所分析的材料类型决定了特定蠕变方程的选择。现在，讨论一些一般特性，具体模型包括隐式蠕变和显式蠕变。隐式和显式蠕变方程也包含在单元手册的第2.5节中。15，学习交流PPT，内隐和外显蠕变.一般蠕变方程，温度相关的蠕变效应是由热激活的，其温度相关性通常用Arrhenius定律表示，其中q是活化能，r是普适气体常数，t是绝对温度。应力相关蠕变应变通常与应力有关，尤其是位错蠕变。诺顿定律是：

9、上述权力法的共同修正案如下：16。学习交流PPT，内隐和外显蠕变.一般蠕变方程，通常第一阶段蠕变显示时间或应变加强。时间强化包含在时间相关项目：中应变强化包含在应变相关项目：中可用的材料数据决定使用哪一个(应变或时间强化)。第二阶段没有时间或应变强化，第二阶段的蠕变应变率通常是恒定的。17、学习交替PPT、内隐和外显蠕变.通用蠕变方程和ANSYS中可用的蠕变规则总结如下：如上所述，建议尽可能采用隐式蠕变。，18，学习交流PPT，隐式蠕变，第d节，19，学习交流PPT，隐式和显式蠕变。如前所述，隐式蠕变是首选方法，因为它比显式蠕变更稳定、准确和有效(更快)。这是因为在这个公式中使用了隐式积分法(

10、欧拉向后法)。在某些情况下，采用的蠕变定律或元素类型需要显式蠕变方法。20，学习PPT，内隐和外显蠕变.支持的元素类型，隐式蠕变材料支持的元素类型：“核心”元素：平面42、solid45、平面82、solid92和SOLID 95“18x”系列元素： LINK180、SHELL181，在平面182、平面183、固体185、固体186、固体187、BEAM 188和BEAM189的隐式蠕变分析中，建议选择“18x”系列元素。因为在“18x”系列电池中有许多可用的电池技术(参见第2章)，这些电池提供了更大的灵活性和能力。这些公式包括B-Bar、URI、增强应变和混合u-p。“18x”系列单元比核心

11、单元支持更多的本构模型，包括超弹性。21、学习交替PPT、隐式和显式蠕变支持的塑性模型.如前所述，蠕变是与速率无关的塑性解耦。允许将隐式蠕变与以下速率无关的塑性模型(见第3章): BISO、MISO和NLISO(各向同性强化蠕变)、BKIN(后续强化蠕变)和HILL(各向异性蠕变)蠕变以及BISO、MISO和NLISO(各向异性蠕变和HILL)蠕变和BKIN(各向异性蠕变和HILL)22、学习交流PPT、隐式和显式蠕变相结合.定义隐式蠕变模型，它可以由命令或图形用户界面定义(在下一张幻灯片中讨论)。对于隐式蠕变，温度依赖性：以两种方式定义。温度相关常数由待定数据(或材料图形用户界面)定义。许多

12、蠕变方程，包括前面提到的Arrhenius方程，都是由用户使用两种方法中的一种或两种来确定的，以包括温度相关性。23、学会交流PPT、内隐和外显蠕变.定义隐式蠕变模型。当通过命令定义隐式蠕变时，使用TB和蠕变，具体的蠕变模型由TBOPT定义。Tb、蠕变、mat、ntemp、NPT、tbopt TBTEMP定义温度相关常数TBDATA定义实际常数。对于以下示例，TBOPT=2表示时间增强型蠕变方程。使用tbtemp命令指定与温度相关的常数，与此方程相关的四个常数由TBDATA命令指定为独立变量。Tb，蠕变，1，1，4，2tb温度，100tb数据，1，C1，C2，C3，C4，24，学习交流PPT，

13、隐式和显式蠕变.定义隐式蠕变模型，并且所有隐式蠕变模型可以从以下材料图形用户界面中选择：结构非线性弹性率相关蠕变，以确保首先定义必要的线性弹性材料特性。25岁，学会交流PPT，内隐和外显蠕变.定义隐式蠕变模型。选择适当的隐式蠕变模型后，将出现一个独立的对话框来显示所需的输入项。在以下示例中，已经定义了第一阶段蠕变方程，提示用户输入四个蠕变常数。您也可以输入与温度相关的常数。26，学会交流PPT，隐性和显性蠕变.可用的隐式蠕变模型，下表显示了可用的隐式蠕变规则，方程式在下面的幻灯片中解释。，27岁，学习交流PPT，内隐和外显蠕变.可用的隐式蠕变模型，1)应变强化TBOPT=1第一阶段蠕变2)时间强化TBOPT=2第一阶段蠕变3)广义指数TBOPT=3第一阶段蠕变4)广义格雷厄姆TBOPT=4第一阶段蠕变28，学习交流PPT，隐式和显式蠕变.可用的隐式蠕变模型，5)广义Blackburn TBOPT=5第一阶段蠕变，6)修正的时间硬化TBOPT=6第一阶段蠕变，7)修正的应变硬化TBOPT=7第一阶段蠕变，29，学习交替PPT，隐式和显式蠕变.可用的隐式蠕变模型，8)广义Garofalo TBOP