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第四章 蠕变.ppt

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文档介绍:第四章 蠕变

第一页,共59页。

蠕变
第 四 章

第二页,共59页。

隐式和显式蠕变 本章综述
前一章探讨了率无关塑性, 本章将讨论 ANSYS 中蠕变行为的分析方法。
尽管从材料的观点看蠕变 和粘塑性是相同的一阶段, 应变率随时间减小,该阶段在较短时间内完成。第二阶段 具有常应变率。第三阶段, 应变率迅速增加直到破坏(断裂)。
t


第二阶段
第三阶段
第一阶段
断裂

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隐式和显式蠕变 ... 术语的定义
蠕变的三个阶段(续)
蠕变应变率可能是应力、应变、温度、和/或时间的函数。
对于工程分析, 通常最关心蠕变的第一和第二阶段, 第三阶段蠕变通常与开始破坏有关(颈缩、损坏), 且时间较短, 因此, ANSYS 中不模拟第三阶段。
第一阶段蠕变的应变率通常远大于第二阶段蠕变。然而, 应变率在第一阶段逐渐降低而在第二阶段几乎为常值 (对于前面提及的常应力、恒温下单轴试验情况而言), 而且第一阶段蠕变时间比第二阶段短。

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隐式和显式蠕变 ... 术语的定义
蠕变
在施加恒应力条件下, 蠕变应变增加。




应力松弛
在施加恒应变条件下, 应力降低。

t
e

t
s

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隐式和显式蠕变 ... 术语的定义
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, 也就是说, 该曲线 上/下移动,当应力从s1 到 s2变化时, 计算A 到 B点的不同蠕变速率。
应变强化
假设蠕变速率仅与材料现有的应变有关, 也就是说, 曲线左/右移动. 当应力从 s1 到 s2变化时, 计算A 到 B点的不同蠕变 应变率。

t
e

s1
s2


A
B

t
e

s1
s2


A
B

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隐式和显式蠕变 ... 术语的定义
显式蠕变
显式蠕变是指应用 Euler 向前法进行蠕变应变演化的计算。 在每个时间步使用的蠕变应变率与该时间步开始时的速率一致,并假设在整个时间步 Dt 内为常量, 因此,需要很小的时间步以使减小误差。



对于有塑性的显式蠕变, 首先进行塑性修正, 然后进行蠕变修正。两种修正在不同应力值处进行,因此精度较差。

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隐式和显式蠕变 ... 术语的定义
隐式蠕变
隐式蠕变应用了Euler向后积分法求解蠕变应变。 该方法在数值上无条件稳定,这意味着不必象显式蠕变方法那样, 使用小的时间步, 所以总体上会更快。


对于隐式蠕变加上率无关塑性, 塑性修正和蠕变修正同时进行, 而不是分别进行。 因此, 隐式蠕变一般比显式蠕变更精确, 但它仍与时间步大小有关,必须使用足够小的时间步来精确捕捉路径相关行为。
基于上述原因, 隐式蠕变是 ANSYS 推荐的方法(高效、精确)。 后面将详细讨论两种蠕变过程。

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隐式和显式蠕变 C. 一般蠕变方程
如前所述, 蠕变方程通常是一种速率形式, 类似于下式:



然而,

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