塑性变形中的振动问题 按照振动还是弹性回弹处理

吻爱之真

如题，假设一个直径20mm的金属棒竖直固定在工作台上，上方有一个锤头往复打击，每次打击作用时间0.003s（t1），令金属棒发生微量的塑性变形。然后锤头离开金属棒后，有0.03s（t2）的间隔，然后继续上次的动作，每次都发生等量的轴向塑性变形。那么问题来了：




金属棒材料已知，就是普通结构钢，每次打击过程中这个金属棒的轴向振动行为是否可以通过模拟得到？也确实通过explicit算法进行过回弹尝试，发现顶端存在往复振动，以y坐标为例，是往复振动的曲线，不过这似乎又像是回弹计算的难收敛问题。


另一方面，虽然是固定频率的打击，但是每一次打击后，都有0.03s的时间，是否可视为塑性变形模拟中的弹性回弹行为？这样的话是使用经典的static进行回弹分析，也用这种方法计算过，结果就是顶端弹性回弹一段距离完事。不存在往复震荡。


问题就是，这个打击间隙的零件动作应该如何看待，是在外来载荷作用下的振动还是塑性变形回弹。
请谅解这么小白的问题。对于模态，振动的知识不了解。

phil4304

吻爱之真 发表于 2018-11-22 17:52
非常感谢回复解惑，问题描述不清楚实在抱歉。

我的问题是，对于这样一个存在往复打击导致塑性变形的系统 ...

同意後面那段的敘述，可以根據實驗來判定，如果量測到0.03秒間隔中，軸向尺寸仍不斷變化，代表還在動態反應中，應該用explicit模擬。如果0.03秒之後，無論速度或是加速度都趨近於零(可能有位移，來自塑性變形)，就可以用static來模擬。

但這個間隔時間極短，估計還是有往復擺盪的現象，我想直接用explicit去模擬最方便了。

phil4304

第一段的敘述看得不是很懂...你要模擬軸向的振動行為，我想利用explicit就可以做出你要的效果了，就是一次敲擊後觀察後續的擺盪行為。後面回彈計算的難收斂?? 這裡不太理解

第二段，每次打擊後都有0.03秒的間隔，在這段間隔內，彈性範圍的元素會釋放儲存的位能，產生回彈的效果，塑性的部分就是永久變形，是沒有辦法回去了，這個部分的觀念你要再釐清一下。此外，往復振盪屬於動態行為，static, general求解器是針對靜態問題，你在分析結果是不會看到和速度 加速度有關的參數，每次分析步都是求出靜力平衡的結果，當然不存在往復振盪的現象。

吻爱之真

phil4304 发表于 2018-11-22 09:02
第一段的敘述看得不是很懂...你要模擬軸向的振動行為，我想利用explicit就可以做出你要的效果了，就是一次 ...

非常感谢回复解惑，问题描述不清楚实在抱歉。

我的问题是，对于这样一个存在往复打击导致塑性变形的系统，变形体在打击间隙的行为应该按照振动还是静态回弹处理，就是说打击间隙中，这个变形体的轴向行为能不能通过已知条件确定它的行为方式？用explicit还是static计算。

或者先通过实验测量实际打击中的这个金属棒的轴向长度，如果在间隔时间0.03秒之内轴向尺寸趋于不变，就按照弹性回弹处理；如果轴向尺寸一直变化，就按照振动处理。

再次感谢您的耐心讲解。

吻爱之真

phil4304 发表于 2018-11-22 23:20
同意後面那段的敘述，可以根據實驗來判定，如果量測到0.03秒間隔中，軸向尺寸仍不斷變化，代表還在動態反 ...

再次感谢您的指点，我已经在寻找实验测量的手段。冒昧想多请教一下，有没有能从理论上计算间隔时间内棒料的行为的可能呢？假设包括材料性能和载荷大小的信息已知，不知道这是否涉及模态分析？我最近也查了一下模态分析的资料，这种能算是在外界激励下的响应问题吗？

phil4304

吻爱之真 发表于 2018-11-23 18:50
再次感谢您的指点，我已经在寻找实验测量的手段。冒昧想多请教一下，有没有能从理论上计算间隔 ...

要從理論解算也不是完全不可能，但牽扯到時間、塑性等因素，相對複雜很多了...

模態分析是以線性動力學為基礎，提取結構模態的時候不能考慮塑性，所以要拿模態分析來做這題目，也有相當程度的困難

吻爱之真

phil4304 发表于 2018-11-23 22:43
要從理論解算也不是完全不可能，但牽扯到時間、塑性等因素，相對複雜很多了...

模態分析是以線性動力學 ...

非常感谢，听君一席话受益匪浅，现在确定了实验思路：用应变片贴在金属棒上测量试验中的变化，然后再以此确定模拟方案。