采用MSC Nastran Sol106停止弹塑性分析

大老虎

弹塑性是指物体在外力施加的同时立即产生全部变形，而在外力解除的同时，只需一局部变形立即消逝，其他局部变形在外力解除后却永远不会自行消逝的性能。具有弹塑性的物体是弹塑性体。在弹塑性体的变形中，有一局部是弹性变形，其他局部是塑性变形。在短期承受逐渐增加的外力时，有些固体的变形分两个阶段，在屈服点以前是弹性变形阶段，在屈服点后是塑性变形阶段。
　　弹性是最常见的材料行为，而弹塑性是最常见、被研讨得最透彻的材料非线性行为。采用屈服面、塑性势和活动定律的弹塑性力学模型，在20世纪初就曾经树立起来。这些理论曾经在金属等塑性范畴获得了成功的应用，MSC Nastran较早版本即具备弹塑性分析的功用，但有些用户对MSC Nastran中的弹塑性分析功用比拟生疏，下面以左侧固支、右侧均布600MPa拉伸力的带孔钢板为例停止一些操作引见，便于用户控制。
% y! r2 s* y! ^* n4 S　　1.材料硬化曲线的定义
　　普通金属材料在屈服后存在硬化现象，为了比拟精确得到构造、位移应力、应变等结果，普通需求定义材料的硬化曲线。该硬化曲线可以经过材料实验或查找有关材料手册而得。硬化曲线的定义可以经过Patran中的Field功用定义，留意独立变量为应变，所定义的曲线为总应变和应力的关系曲线，参见下图。
　　
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　　曲线点输入完毕后可以经过Show的功用显现曲线，可以很直观地检查曲线的正确性，如下图所示。
　　
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　　2.材料属性的定义
+ {& o& W  b& i2 h9 j1 |! f$ P  ^: M　　对弹塑性分析，除了定义材料的弹性模量和泊松比外，还要定义材料的弹塑性局部，假设曾经定义了硬化曲线，此时只需将硬化曲线选中即可，如下图所示。
　　

2 u1 O/ A7 y) o' [5 g: I　　3.分析参数定义
　　首先要选择求解序列，MSC Nastran有很多求解序列可用于求解弹塑性问题，关于普通的弹塑性分析，经典的Sol106即可满足请求，如下左图所示。关于更复杂的弹塑性问题如有限应变的弹塑性问题可以选Sol400、Sol600或Sol700求解序列。
　　选择好求解序列后，要定义子工况的参数，对Sol106序列来讲，主要是定义求解的步数、矩阵更新方法、每次矩阵更新后用于迭代的次数。为保证收敛，下右图所示的例子中，采用了10个增量步、采用半自动的矩阵更新方法、每次矩阵更新只用于一次迭代即每次迭代都更新刚度矩阵。
　　
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　　另外在输出定义中，普通要选上单元应变结果，由于塑形应变结果可以很直接地通知我们构造何时进入屈服以及屈服区的大小。另外假设我们要看中间各步的结果，要在Intermediate output Option 右侧选Yes, 如下图所示。
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  {6 z9 e8 ?; w( s1 K3 k7 B% Z! S　　4. 塑性应变的后处置
　　对弹塑性分析，假设材料屈服了，所得到的最大等效应力通常比同等载荷条件下的弹性结果要小，整体应力分布趋于均匀，参见下图。
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7 u+ Y% s4 [8 _6 a- o) y　　除查看等效应力结果外，通常要查看等效塑形应变。普通情况下，塑性区只是构造的一小局部，如下图所示，只是在孔边应力集中区进入屈服，最大等效塑性应变为0.0234，不算很大，还属于小应变状态。