金属材料的循环拉压试验结果讨论

lungo999

caoer 发表于 2011-12-8 09:01
看了一下图，如果用纯有限元是可以实现这个结果的。
当然，需要下一些功夫。
...

不知道是否有好的建议，现在还是没想到好的方法，感觉主要因为弹塑性本构模型和有限元模型的问题，而不是试验结果，不同试件的试验结果直径的误差都在5%以内，而FE模拟结果相对于试验结果的直径在颈缩前误差就达到15%以上。

lungo999

tonnyw 发表于 2011-12-7 23:26
>>金属的体积变化是由弹性应力引起的，是否是因为弹性模量随着塑性应变的增大而减小，造成了较大的体积变化 ...

我用的是chaboche model，combined hardening，也用其它的混合强化模型试了（UMAT），结果差不多。我用的就是轴对称shell单元S8R。应力应变的参数来自于单调拉伸试棒的材性试验结果，做了一定的处理，因此FE的Force-change in length结果与滞回加载试验的结果对比并不完美，在压缩的时候，FE预测的force偏小。可能这是导致直径拟合不好的一个较大的因素，但没办法，我只能用单调拉伸试棒的结果，这是基于实际应用考虑的。
另外，我的试件是hourglass-type，所以不需要加任何缺陷也可以产生necking现象，虽然中间有一段平直的部分，但在塑性应变较大时，仍然会渐渐产生应变梯度，最终导致所有的试件都在正中间断裂。从试验结果的重复性发现试件加工精度很高，虽然在塑性加大的时候截面椭圆化，但断裂时最大也只有10%（最大与最小值相对误差），且所有的试件都是从试件采取的板厚方向的45度来测试的，测试的基本上是最大值和最小值的平均值，因此误差应该远小于10%。

tonnyw

lungo999 发表于 2011-12-8 11:16
我用的是chaboche model，combined hardening，也用其它的混合强化模型试了（UMAT），结果差不多。我用的 ...

为什么用壳单元而不是二维轴对称单元？
我说的加缺陷，是指在有限元模型上加缺陷。否则每个界面上的应力都差不多，有限元模型不知道在什么地方颈缩。
你所用的应力应变曲线是自己根据实验得到的，我的感觉是由实验得到的应力应变曲线需要处理得到真正的应力应变曲线（True stress-strain curve).

另外，材料颈缩后，单向应力状态发生改变，输入的应力应变曲线相应的需要改变。可以查一下这方面的资料。

lungo999

tonnyw 发表于 2011-12-8 12:03
为什么用壳单元而不是二维轴对称单元？
我说的加缺陷，是指在有限元模型上加缺陷。否则每个界面上的应力 ...

谢谢回复，我的模型不需要加缺陷也可以准确的模拟出颈缩的地方，因为试件的形状是hourglass-type（沙漏型），塑性状态下最中间的截面受三轴应力状态会自然而然产生颈缩，而且总是在最小断面。应力-应变的转换方法我是知道的，我自己也考虑了颈缩的修正，不是bridgeman修正，但是应该可以模拟了，我用加人工几何缺陷（1%左右的梯度）的方法模拟了材性试验，结果很好，但是材性试验的时候没有加引伸计，所以只得到了力和直径变化的结果，我通过这个调颈缩后的应力-应变。结果完全吻合后，再进行hourglass-type试件的模拟，现在材性试验结果（力-直径变化）与FE预测的几乎一样，不过hourglass-type的力-直径变化的拟合结果不好。不好意思，刚才说错了，我用的是CAX8单元。

另外，我也试过根据直径的结果来确定加载历史，发现此时力-直径变化曲线和试验吻合很好，但是力-位移曲线就变得很差了。

此外，在滞回的第一圈开始时，应变在13%左右，不知道此时void的影响有多大。

lungo999

seaseastar 发表于 2011-12-7 06:14
凑个版主们的热闹。看了一下你的图，倒是发现了bauschinger effect，正向加载和反向加载的曲线明显不同，应 ...

看了篇论文说到，塑性应变导致的体积的最大变化为1.1%左右（塑性应变0.8以上），这样算下来，应该不是因为void引起的误差，现在排除下来，个人推测是因为材料模型的问题。

lungo999

shawn2008 发表于 2011-12-6 18:38
lungo版主，我不知道拉伸－压缩试样的gauge length是多少？ 但我猜测应该不会太长，否则压缩时会失稳。在这 ...

体积的变化，按照弹性理论，应该就是静水压力除以体积模量，最大体积变化在1.几%。
见：http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/permot3.html

caoer

棒料的话，应该实体单元吧。
aba软件能力如何我不是很清楚，但是如果自己些程序，这样的模型是可以写出来的。
我想aba也包含了这样的能力。多试试参数吧。

lungo999

caoer 发表于 2011-12-8 22:50
棒料的话，应该实体单元吧。
aba软件能力如何我不是很清楚，但是如果自己些程序，这样的模型是可以写出来的 ...

3D单元结果几乎一样，材料模型我也用的UMAT和abaqus自带的，结果差不多。不知道版主所说的自己写程序啥意思，是自己写有限元程序吗？

tonnyw

You said you uploaded the finite element model. I cannot find it. Could you upload it again? I might run the model using mixed formulation. To do this I need the following:

1. Geometry parameters,
2. Stress-strain curve.
3. Loading history.

Thanks,

zsq-w

lungo999 发表于 2011-12-9 07:26
3D单元结果几乎一样，材料模型我也用的UMAT和abaqus自带的，结果差不多。不知道版主所说的自己写程序啥意 ...

那可以上传那个abaqus自带的材料模型的inp不？

qiangren

zsq-w 发表于 2011-12-15 14:19
那可以上传那个abaqus自带的材料模型的inp不？

这个问题我也想得到解决，能否提供一个inp

qiangren

我也想参与进来

xbail0711

学习了，有限元蛮难的

15637939125

zsq-w 发表于 2011-12-6 09:43
1

模拟出来的结果是如何偏差的？

ABAQUS显示动力学分步分析探讨，一起来！
http://forum.simwe.com/thread-1304406-1-1.html
(出处: Simwe仿真论坛(forum.simwe.com)，CAE/CAD/CAM/，FEA/FEM/有限元分析论坛---(手机验证注册))
您好，想请您帮我看下问题，不好意思

15637939125

caoer 发表于 2011-12-8 09:01
看了一下图，如果用纯有限元是可以实现这个结果的。
当然，需要下一些功夫。
...

ABAQUS显示动力学分步分析探讨，一起来！
http://forum.simwe.com/thread-1304406-1-1.html
(出处: Simwe仿真论坛(forum.simwe.com)，CAE/CAD/CAM/，FEA/FEM/有限元分析论坛---(手机验证注册))
您好，想请您帮我看下问题？不好意思！

15637939125

seaseastar 发表于 2011-12-7 06:14
凑个版主们的热闹。看了一下你的图，倒是发现了bauschinger effect，正向加载和反向加载的曲线明显不同，应 ...

ABAQUS显示动力学分步分析探讨，一起来！
http://forum.simwe.com/thread-1304406-1-1.html
(出处: Simwe仿真论坛(forum.simwe.com)，CAE/CAD/CAM/，FEA/FEM/有限元分析论坛---(手机验证注册))
您好，想请您帮我看下问题？不好意思！现在没法留言，发消息请谅解

15637939125

zsq-w 发表于 2011-12-6 10:55
三向应力下的各向异性 &  截面椭圆化的现象，我看都不容易量化分析（高手应该可以分析分析）。
我以前都把 ...

ABAQUS显示动力学分步分析探讨，一起来！
http://forum.simwe.com/thread-1304406-1-1.html
(出处: Simwe仿真论坛(forum.simwe.com)，CAE/CAD/CAM/，FEA/FEM/有限元分析论坛---(手机验证注册))
您好，想请您帮我看下问题？不好意思！

徐良凯

这种讨论在工程实际应用没意义！

simyango

shawn2008 发表于 2011-12-6 19:15
lungo版主，试样的直径是靠laser投影的方法测量的吗？

弹性模量随塑性变形的减小是从另一个尺度反应了材 ...

感谢分享