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采用MSC Nastran Sol106进行弹塑性分析

作者:Simwe    来源:MSC    发布时间:2012-06-29    收藏】 【打印】  复制连接  【 】 我来说两句:(0逛逛论坛

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,只有一部分变形立即消失,其余部分变形在外力解除后却永远不会自行消失的性能。具有弹塑性的物体是弹塑性体。在弹塑性体的变形中,有一部分是弹性变形,其余部分是塑性变形。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、被研究得最透彻的材料非线性行为。采用屈服面、塑性势和流动定律的弹塑性力学模型,在20世纪初就已经建立起来。这些理论已经在金属等塑性领域获得了成功的应用,MSC Nastran较早版本即具备弹塑性分析的功能,但有些用户对MSC Nastran中的弹塑性分析功能比较陌生,下面以左侧固支、右侧均布600MPa拉伸力的带孔钢板为例进行一些操作介绍,便于用户掌握。

1.材料硬化曲线的定义

一般金属材料在屈服后存在硬化现象,为了比较准确得到结构、位移应力、应变等结果,一般需要定义材料的硬化曲线。该硬化曲线可以通过材料试验或查找有关材料手册而得。硬化曲线的定义可以通过Patran中的Field功能定义,注意独立变量为应变,所定义的曲线为总应变和应力的关系曲线,参见下图。

曲线点输入结束后可以通过Show的功能显示曲线,可以很直观地检查曲线的正确性,如下图所示。

2.材料属性的定义

    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部分,如果已经定义了硬化曲线,此时只要将硬化曲线选中即可,如下图所示。

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,对于一般的弹塑性分析,经典的Sol106即可满足要求,如下左图所示。对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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