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1、练习 5,CHAB 材料模型,参考: 培训手册 率无关塑性 (3-98),练习 5: 非线性随动强化 带槽口平板,目的 使用 Chaboche 非线性随动强化模型模拟带槽口平板中的棘轮。 目标 求解在非对称循环载荷下带槽口平板的 非线性分析 模型描述 二维平面应力 PLANE182 单元 3 个随动模型的 Chaboche 模型 对称边界条件 采用函数生成器定义循环载荷,1. 读入输入文件 “ASNL_W03C_CHAB.inp” 使用 GUI 菜单方法: Utility Menu File Read Input From 选择文件 “ASNL_W03C_CHAB.inp” 点击 OK 或命令
2、输入方法: /INPUT, ASNL_W03C_CHAB,inp 提示: 这将读入一个输入文件, 产生当前练习的几何体、载荷和边界条件，得到自由划分网格的 1/4 对称槽口平板的模型。,练习 5: 非线性随动强化 . 带槽口平板,练习 5: 非线性随动强化 .带槽口平板,继续练习前, 也可检查槽口平板的网格和边界条件, 以便更熟悉该模型。 沿 X=0 和 Y=0 施加 1/4 对称边界条件。 在这个练习中, 将完成三个任务: 定义 Chaboche 模型和材料常数 定义求解选项, 包括结束时间和子步数 定义循环、非对称载荷函数, 在平板顶部施加该载荷函数作为压力 前已述及在非对称循环载荷下 模
3、拟棘轮需要采用非线性随动模型。这是进行上述一些步骤的原因。,练习 5: 非线性随动强化 . 带槽口平板,2. 验证 PLANE182 单元选项 (4节点四边形) 使用 GUI 菜单方法: Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete 选择“Type 1 PLANE182” 点击 Options 验证单元选项, 然后点击 OK 选择 Close 或命令输入方法: /PREP7 ETLIST 提示: 单元类型 1使用平面应力、 “完全积分”单元公式 (即 B-Bar 方法)。这种情况下, B-Bar 方法是最合适的选择 - 因为该行为是体积
4、变形占优势, 剪切锁定不是问题。,练习 5: 非线性随动强化 . 带槽口平板,3. 输入 Chaboche 材料属性 使用 GUI 菜单方法: Main Menu Preprocessor Material Props Material Models 选择 “Structural Nonlinear Inelastic Rate Independent Kinematic Hardening Plasticity Mises Plasticity Chaboche” 首先提示输入线性材料属性, 点击 OK “EX” 输入“26.3e6” , “PRXY” 输入 “0.3” 点击 OK 现在,
5、必须输入 Chaboche 常数。注意缺省时, 采用单一随动模型，点击 “Add Row” 4次来添加 3 种随动模型需要的4个附加常数。 C1 = 18.8e3, C2 = 60e6, C3 = 20e3, C4 = 12856e3,C5 = 800, C6 = 455e3, C7 = 9，每个常数的意义如值的右侧所示，完成后点击 OK。 选择“Material Exit”,练习 5: 非线性随动强化 . 带槽口平板,3. 输入 Chaboche 材料属性 或命令输入方法: MP, EX, 1, 26.3e6 MP, PRXY, 1, 0.3 TB, CHAB, 1, 1, 3 TBDATA
6、, 1, 18.8e3 TBDATA, 2, 60e6, 20e3 TBDATA, 4, 12856e3, 800 TBDATA, 6, 455e3, 9 提示: 输入三个非线性随动模型的 Chaboche 材料，屈服强度是18.8e3, 其余六项代表 3 个模型的Ci 和 gi 常数。 Chaboche 的 Ci 参数不应与用户输入的 C1-7 常数混淆, 如前页所示。,练习 5: 非线性随动强化 .带槽口平板,提示: 该问题运行 5 次循环，为简便起见, 指定结束时间为 10*acos(-1) 或 (5*2p)。 正如后面将看到的, 若使用弧度, 将简化载荷定义。 指定初始和最小子步数为
7、100, 保证正确捕捉“峰值”载荷。 为进行后处理, 保存每个子步的所有结果。,4. 指定非线性运行时的求解选项。 使用 GUI 菜单方法: Main Menu Solution -Analysis Type Soln Control 选择 “Analysis Options” 下的“Large Displacement Static” “Time at end of loadstep” 输入“10*acos(-1)” “Number of substeps” 输入“100” “Max no. of substeps” 输入“1e5” “Min no. of substeps” 输入“100”
8、 对“Frequency” 选择 “Write every substep” 点击 OK 或命令输入方法: /SOLU NLGEOM, ON NSUBST, 100, 1e5, 100 OUTRES, ALL, ALL TIME, 10*acos(-1),练习 5: 非线性随动强化 . 带槽口平板,需要在平板顶面施加一个循环压力载荷。为了这样做, 首先用函数编辑器定义一个循环函数, 然后把该载荷施加到模型上。 5. 激活函数编辑器 使用 GUI 菜单方法: Main Menu Solution -Define Loads Apply -Functions- Define/Edit 将显示函数编
9、辑器, 点击 “SIN”按钮, 然后从弹出菜单上选择 “TIME”，在 “Result =“文本框中输入方程“sin(TIME)”。 然后, 添加下列内容完成方程: -(6.52e3/1.5)-(32e3/1.5)*sin(TIME) 不要担心奇特的数 (6.52e3/1.5等)，这些是这个例子中作者选择的任意载荷值，要点在于由振幅*sin(TIME) 定义了一个正弦载荷，因为这是一个非对称载荷条件, 所以引入一个常量偏差以产生: AMPLITUDE*sin(TIME)+OFFSET,练习 5: 非线性随动强化 . 带槽口平板,点击 GRAPH 按钮产生图形对话框. “X-Axis Range
10、”键入 “0” 和“31.4” “Number of Points”键入“100” 点击 Graph, 在屏幕上画出结果函数。注意当峰值在 +17e3 和 -26e3 之间变换时, 这代表一个非对称循环载荷，如下图所示。 点击 Close, 关闭图形对话框。 在 “File Menu Comments”下, 可对该函数添加一些注释作为参考。 在函数编辑器对话框中, 为将来使用可保存该函数，使用 “File Menu Save” 把该函数存储到一个文件中 (使用任何想要的文件名, 如 “func1.func”). 选择 “File Menu Close”, 退出函数编辑器。,练习 5: 非线性随
11、动强化 . 带槽口平板,现在把函数文件读入一个表, 这样加载时能使用它。 6. 读刚才建立的函数文件 使用 GUI 菜单方法: Main Menu Solution Define Loads Apply Functions Read File 将弹出一个选择文件对话框，选择刚建立的函数文件 (该例中是 “func1.func”)，点击 OK。 出现函数加载对话框, 右图所示。“Table parameter name”下键入 “MYLOAD”，点击 OK 关闭窗口。 函数本身在下方显示, 在“Equation” 下。 注意, 若为函数添加了注释, 则在“Comments”部分显示。,练习 5:
12、 非线性随动强化 .带槽口平板,现在利用 “MYLOAD” 函数, 施加一个压力载荷。 7. 对顶部线施加函数 “MYLOAD”。 使用 GUI 菜单方法: Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Lines + 出现一个选择对话框，选择最上面的线，点击 OK 在结果对话框中, 对“Apply PRES on lines as a” 选择 “Existing table”, 点击 OK 将出现另一个对话框，选择“MYLOAD”, 然后点击 OK 提示: 一个非对称循环载荷施加在模型的顶线上，该循环载荷与时间有关，
13、结束时间为 5*2p, 将施加 5 个完整循环。,练习 5: 非线性随动强化 . 带槽口平板,8.求解非线性模型 使用 GUI 菜单方法: Main Menu Solution Solve Current LS 查看状态窗口后, 选择 “File Close”关闭它 点击 OK 启动分析 或命令输入方法: SOLVE 提示: 因为这是一个有交变载荷的非线性分析, 求解可能需要一些时间, 与使用的硬件有关。 注意, 为了正确捕获载荷峰值(即自动时间步不能错过峰值), 可以使用较小时间步或关闭自动时间步长。,练习 5: 非线性随动强化 .带槽口平板,9. 查看应力- 塑性应变响应 使用 GUI 菜
14、单方法: Main Menu TimeHist Postpro Variable Viewer. Variable Viewer “+” Icon (Add Data) 选择 “Nodal Solution Stress Y-Component of stress”，点击 OK 选择槽口端部节点 (节点 6)，点击 Apply 选择 “Nodal Solution Plastic Strain Y-Component of plastic strain.”，点击 OK 选择槽口顶部相同节点(node 6)，点击 OK,练习 5: 非线性随动强化 .带槽口平板,9. 检查应力与塑性应变响应(续) 在时间历程变量浏览器中, 选择 “EPPLY_3”下的“X-Axis” 按钮。 在时间历程变量浏览器中, 选择“SY_2” 点击 “Graph” 图标(图形数据)，应力-塑性应变曲线见右图所示。 提示: 正如在 Y 方向的应力-塑性应变曲线所示 (见右图), 在非对称循环载荷下塑性应变保持无限制增加。 若有剩余时间, 在通用后处理器 (/POST1) 中查看不同时间的结果，另一个关注项为累积塑性应变 (NL, EPEQ)。,练习 5: 非线性随动强化 .带槽口平板,槽口端部附近的等效塑性应变的动画。注意塑性应变随着循环的进行而增加(棘轮)。,