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ANSYS双线性弹塑性材料模型详解

弹塑性模型主要用来研究金属材料的力学响应,在塑性加工,高速碰撞,非线性屈曲中广泛应用。弹塑性材料模型,包括双线性,多线性和非线性模型,其中双线性弹塑性材料模型是所需要参数最少的模型。如图1给出了工程数据模块中的双线性等向强化模型,该模型属于率无关的弹塑性模型一种,这里的率表示为应变率。

图1 工程数据模块工具盒

如图2给出了双线性弹塑性材料模型的参数定义面板,定义双线性弹塑性材料模型,用户需要准备材料的弹性模量,泊松比,屈服强度和切线模量。这里面的参数,只有切线模量不好获取,但是用户如果已经获得材料拉伸应力-应变曲线,就可以计算得到切线模量。由于弹塑性材料模型中的应力-应变为真应力和真应变,而试验获得应力和应变为工程应力和工程应变,因此需要使用下式进行转换。

则,切线模量的计算公式:

即,材料极限强度应力与材料屈服应力差除以材料极限总应变与材料屈服时总应变差,由上式可知,切线模量是双线性弹塑性材料模型,第二条直线的斜率。

图2 双线性弹塑性材料模型的参数定义面板

如图3给出了 双线性弹塑性材料模型的应力-应变关系曲线,由图可知,双线性弹塑性材料模型使用两条直线来表征材料的弹塑性应力-应变关系,第一条直线用于表征材料的线弹性材料,弹性模量即为第一条直线的斜率;第二条直线用于表征材料的弹塑性,切线模型即为第二条直线的斜率。
切线模量的取值范围:切线模量应该大于等0,小于等于弹性模量;当切线模量=0时,该材料模型为理想弹塑性材料模型;当切线模量=弹性模量时,双线性弹塑性模型退化为线弹性材料模型。

图3 双线性弹塑性材料模型的应力-应变关系曲线



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作者: ganggouren

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