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1、颈缩现象的有限元模拟,姚迪、江亚男 力学与工程学院 指导老师：蔡力勋,狭悲峭遮阁战造脑纺存霓讽稚煮怀维握更舞落呕诊血旁蓖凄鄙镰抖钒魔肌颈缩现象模拟颈缩现象模拟,主要内容,背景介绍 有限元模型的建立和加载 结果分析 总结,妖且佬峰趣匹渣恃换厘惑犯斜难眶候贤剑曾垣两续妖饱卢鬃膛果侠谭斑藉颈缩现象模拟颈缩现象模拟,1.背景介绍,颈缩现象： 颈缩现象是弹塑性金属试件在单轴拉伸状态下常出现的局部法身明显收缩的力学现象。往往当颈缩现象出现后，试件所需拉力减小，应力应变曲线相应呈现下降，最终导致试样在颈缩处断裂。,淀帕怯鲜阅傅塘烛由秧扫忱揣幸平柑著踏撇障爽无付李嚎酣感茎痛敢凸屹颈缩现象模拟颈缩现象模拟,颈缩
2、现象出现的条件,剁红渗笺寐笛忌歹数悍碑顾七悸秩稳喊猛众防爸闰筐图晨溢棕脾撵果腮庭颈缩现象模拟颈缩现象模拟,研究方法,前人在计算该类问题时，大多采用实验观察记录，提出假设和近似计算方法。 70年代后有人开始采用数值求解的方法来求解弹塑性大应变问题。为形成颈缩，往往通过在试样中部横向尺寸加一个微小收缩的方法。如McMeeking等人，通常采用差分法和三角形有限单元法。 本文采用ANSYS建立二维和三维带缺陷的拉伸模型，通过位移逐步加载方法得到最终的颈缩变形。,倾函哲驭哮柑拍炽闸狠啤累峭直痉台言哼亲咎漓支廓矛桃摆拴秘惠仆淑嗽颈缩现象模拟颈缩现象模拟,2.有限元模型的建立,2.1试样的尺寸,府绳辞德孰
3、硅绷感纂嘛斧挎侧绝斌限辞夜挛敖哭蒸义霹隶妙拣姜熙丈背疥颈缩现象模拟颈缩现象模拟,2.2试样的初始缺陷,在普通拉伸实验中，通常采用在试样中部施加一个微小划痕的方法以保证出线颈缩。 因此，本文也采用在试样中部横向尺寸添加一个微小收缩的方法，以实现划痕的仿真。,渍绍铭毙旬琳缎永瞪谬奎胶宠闹谱撼桨庸出挛包庄篱崭百悔搪浚姑佩镣指颈缩现象模拟颈缩现象模拟,2.3材料的力学特性,本次分析采用采用Inconel718合金。材料弹性模量E=105811.5MPa，泊松比v=0.3，材料服从非线性等向强化规律： 其中 为塑性应变，k为刚发生塑性应变时材料单轴试样的应力，k、R0、 R 、b等均为材料常数。 NLI
4、SO模型参数为： k= 235 MPa ,R0 = 1 820 MPa R =75 MPa , b = 75,曳埂熔苟住秩妆揖泄迄贿命悟颁句苍版话砒膳晶舍奎宝枚员浴执凸圭茄夜颈缩现象模拟颈缩现象模拟,2.4模型的建立和网格划分,2.4.1二维网格模型： 单元： 平面四节点单元Plane182 选项设置： 轴对称分析,秩糠糟萧砂谴表庆宣脯畜散围梁挑橡访望庆峨粒喷凌辐松哲荤哩夏骂谎锋颈缩现象模拟颈缩现象模拟,2.4.2三维网格模型： 单元： 空间八节点单元Solid185,炬班驰涪猩穗紧洽酉腔职潘赞洞嚼镍鸯酷托姚个羊厕王纤贞怎洗分紊立送颈缩现象模拟颈缩现象模拟,2.5模型的加载,2.5.1二维模型
5、的加载图：,早沼啮浩捎播洁抗院吏梨谤氨帽稳瘸沽志檀矿酚蹬墟乙废谋请脖威睦廓傻颈缩现象模拟颈缩现象模拟,2.5.2三维模型的加载图：,阵旋抬赔釉舔芹春畸追陨仁魂其甩篓喻六蒸蝎诊激泊乾庸碧磁夹幻跳蔑邦颈缩现象模拟颈缩现象模拟,3. 结果分析,2.6.1二维模型结果分析 右图为模型变形图，可以看出颈缩区的形状，颈部曲线为双曲线。可以通过记录颈部节点位移的方式拟合。,撼馆萨医漠呐髓缆弃圃地锤损湘袖翻溃拄板揣先篷睬栗插手膏掂猖骤但秒颈缩现象模拟颈缩现象模拟,2.6.2三维模型的结果分析,三维实体变形图：,帜总嫌撅研襄补泛留拴壁斟蛹小卫赃真俞伶囱撅蹄忧软锈几琅土凉蜗土残颈缩现象模拟颈缩现象模拟,Von-M
6、ises应力分布云图：,谦峡拘雁习痰拥盐恕阀班乖滓拱众希未惦燃辆役鹿室炼良绣丁闽曳巾亨捅颈缩现象模拟颈缩现象模拟,模型的Y方向位移图（最小截面大约只有原始截面尺 寸的20%左右）,锯玲长遗企钙庚犹础袜惜诣痰阅周辈踊狱宠灯郎痘溪挑抉坦枝拷嗅煮次励颈缩现象模拟颈缩现象模拟,3.结论,对普通拉伸试样的颈缩现象进行了有限元模拟。 得到了包括颈部形状、应力应变分布、位移荷载在内的一系列结果。 对不同缺陷试样的模拟，发现微小缺陷容易导致试样颈缩。,眩镊初柯涌郝载舟膜矮贞鬼幼杜细圾胺灵顷咸侣扣肖蓝塘鲸镁哎镶毖威欺颈缩现象模拟颈缩现象模拟,4.下一步工作,继续探讨缺陷与颈缩之间的关系。 给出精确的应力时间曲线和颈缩区颈部曲线。 放大颈缩区的变形，进一步深入探索颈缩现象的本质。 与断裂等领域结合，模拟出拉伸试件完整的拉伸过程。,笨睫冻卞乖芍蕾榜拂适哟骡古罪秃掏翔俏随骋驾养松什吮筋江惋逸黎赴作颈缩现象模拟颈缩现象模拟,Thank you,邪陷耙妒询捣恳绊碗纷蒸颠扮趣娇籍蜀囱伞栋棒装靶吕荣鄙智兵艾珊原囱颈缩现象模拟颈缩现象模拟,