粘弹性材料模型

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1、为了适应公司新战略的发展,保障停车场安保新项目的正常、顺利开展,特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划粘弹性材料模型ANSYS中粘弹性材料的参数意义:我用的材料知道时温等效方程,ANSYS中的本构模型用MAXWELL模型表示。活化能与理想气体常数的比值或者时温方程的第一个常数。一个常数当用Tool-NarayanaswamyShiftFunction的方程描述,或者是时温方程第个常数定义体积衰减函数的MAXWELL单元数时温方程的参考温度决定、参数的值定义体积衰减函数的系数,定义fictivetemperature的松弛时间这个数最终用来定义fictivetemperature和分别

2、定义了材料在不同物理状态时的热扩散系数用来定义fictivetemperature的fictivetemperature的一些插值一类的数值,时温方程也用不到剪切模量开始松弛的值松弛时间无穷大的剪切模量的值体积模量开始松弛的值松弛时间无穷大的体积模量的值描述剪切松弛模量的MAXWELL模型的单元数拟合剪切松弛模量的prony级数的系数值拟合剪切松弛模量的prony级数的指数系数值描述体积松弛模量的MAXWELL模型的单元数拟合体积松弛模量的prony级数的系数值拟合体积松弛模量的prony级数的指数系数值进入ansys非线性粘弹性材料有两项:maxwell(麦克斯韦)模型前面大海之子兄弟介绍了

3、,最多可以输入95个常数prony(普朗尼)模型这个模型下面又有三项:VolumetricResponsea1:即理论中的C1-Relativemodulus:相对弹性模量t1:即理论中的C2-Relativetime:相对时间Shiftfunction(转换函数)有三项可以选择:William-Landel,ferry:时温等效方程Tref:即理论中的C1-Relativetemperature:相对温度应该是玻璃化转变温度)C1,C2:没有什么好说的了,就是WFL方程的常量,与材料有关;Tool-Narayanaswamy方程Tref:即理论中的C1-Relativetemperature

4、:相对温度C1:没有什么好说的了,就是TN常量;用户定义Tref:即理论中的C1-Relativetemperature:相对温度C1:没有什么好说的了,就是方程的常量;-以上是我学习ansys中的help和粘弹性理论之后的个人的理解,欢迎大家来讨论。我做的结构是夹层板壳结构,就是利用粘弹性材料剪切耗能,师兄用nastran计算的时候,对粘弹性材料,只输入了粘弹性材料的剪切模量,我认为至少没考虑温度,另外还有频率问题。我现在的问题是,对夹层结构,是不是粘弹性材料是不是只考虑剪切模量就行?-欢迎做过此方面工作的兄弟,介绍经验,同时欢迎大家讨论。呵呵TB,Lab,MAT,NTEMP,NPTS,TB

5、OPT,EOSOPT如果Lab:PRONYMATMaterialreferencenumber(defaultsto1;maximumequals100,000).NTEMP:Numberoftemperaturesforwhichdatawillbeprovided.Default=1;Max=6.NPTS:NumberofpairsofPronyseries.Default=1pair;Max=6pairs.TBOPT:Definestherelaxationbehaviorforviscoelasticity.1-(orSHEAR)relaxationbehavioroftheshear

6、response.2-(orBULK)relaxationbehaviorofthevolumetricresponse.如果Lab:SHIFTNTEMP:Allowsonetemperatureforwhichdatawillbeprovided.NPTS:NumberofmaterialconstantstobeenteredasdeterminedbytheshiftfunctionspecifiedbyTBOPT.3-forTBOPT=WLF2-TBOPT=TNTBOPT:Definestheshiftfunction1-(orWLF)William-Landel-Ferryshift

7、function.2-(orTN)Tool-Narayanaswamyshiftfunction.100-(orUSER)User-definedshiftfunction.说用visco88和89的时候要用maxwell,不知是为什么这样,其他情况用prony模型请问在金属凝固相变热应力分析中用什么单元好呢?很多文献是用prony级数好像只能是viscoelastic88。89两个单元吧首先想要澄清一下粘弹性的概念,很多人认为粘弹性就是蠕变或者松弛,这不完全对。描述粘弹性更为准确的方式应该叫做率依赖,就是本构方程中当时刻应力不仅与当时刻的应变有关,还与当时刻应变速率有关。而蠕变与松弛只是当应

8、力或者应变维持在定值的时候,产生的应变增加与应力减小的现象。分清这个概念很重要,因为在abaqus中定义这些行为的方式是截然不同的,具体来说明一下粘弹性与蠕变吧。1粘弹性狭义上来讲粘弹性是材料在加载过程中应力变化与应变,应变率之间关系的描述,也可以称为率依赖问题。如果你想要实现冲击载荷作用下粘弹性材料的反应,这个问题属于率依赖问题,你可以使用两种方法定义材料的力学响应,这就是微分型与积分性本构,虽然微分型本构比较直观明了,平衡方程也好获得,但是一般常用的还是基于遗传积分的积分性本构,毕竟微分型本构在基于时间或者频率离散的有限元方法中难于准确实现。一般的粘弹性本构模型就那几个,比如maxwell

9、,kelvin,剩下的就是它们的串联与并联,如果你有个新模型是n个maxwell串联的,你可以通过遗传积分公式轻易获得松弛模量与蠕变模量。然而这里又会引出一个新的问题,学过粘弹性力学的人都知道,只要涉及到粘弹性问题势必逃不过一个数学工具laplace变换,在这里不想多讲laplace变换的内容,大家对于这个数学工具应该都很清楚,只谈谈它的物理意义吧,其实laplace变换的最核心思想在于时域与频域的转化,一个在时域内控制方程为偏微分方程的转化到频域内就是常微分方程了,对于粘弹性的松弛模量与蠕变模量也是这个道理,它存在着时域表示方法与频域表示方法。它们在abaqus中的关键字为:*VISCOEL

10、ASTIC,TIME=define1*VISCOELASTIC,FREQUENCY=define2其中define1,define2分别为数据定义方式,详细的可参考AbaqusAnalysisUsersManualViscoelasticity。2.蠕变与松弛蠕变与松弛行为是很多材料所共有的力学行为,比如沥青,纤维材料等,蠕变是在应力保持一定的状态下,应变发生变化;松弛刚好相反,应变保持一定的状态下,应力发生变化。很多初学者往往认为蠕变和松弛就是粘弹性,这个观点存在错误。粘弹性更多的是与加载过程中的材料反应具有联系,而蠕变与松弛往往是材料在加载完成能够以后的力学反应。举例来说明一下。混凝土材料

11、应该算作明显的非粘弹性材料,但是当载荷加载完毕的时候,混凝土机构本身在实用的过程中还是会发生蠕变,但是我们在混凝土结构的计算过程中都是使用线弹性模型模拟混凝土在弹性的行为,而不是粘弹性模型,这就是说狭义的粘弹性与蠕变没有太多的相关性。再举个例子,金属材料是典型的线弹性体,一般不会使用蠕变来分析的可是在冲压成型的过程中,往往加载速率不同,材料的反应也不尽相同。所以我们可以将粘弹性行为与率依赖行为相联系,可以用它来计算高速冲击时的金属反应,对于粘弹性行为更为明显的沥青等有机材料,当加载速率对于动态模量影响较大的时候,也要进行考虑。至于蠕变和应力松弛,一般是用来计算稳定结构,在使用时间内应变或者应力

12、的增加或减小。由于开始接触道路工程专业,所以对于粘弹性与蠕变这一对“双生子”的关系越来越感兴趣了,比如路面的车辙行为就算是两种行为的典型耦合方式,由于路面结构是以沥青混合料为建筑材料的,所以沥青的力学行为成为了道路研究重点,可是路面又是一种特殊结构,具有载荷循环作用,速率高,作用时间短等特点。这样一来这个路面工程成为复杂材料与特殊机构交织的一个难点课题。还举车辙行为为例吧。车辙既无法使用简单的粘弹性模型预测机构的寿命,因为粘弹性只与加载过程有关,后期行为无法使用粘弹性行为来预测,而蠕变模型既无法模拟高速车轮载荷作用下的路面力学反应,也无法准确的预测短时间的车轮载荷加载-卸载作用后的蠕变量。所以

13、需要更多的耦合方式被采用来计算路面结构性能。当然这些都是道路方面研究的热点与难点。最近对于这个问题比较爱好,随便的做了一个例子。首先使用了线弹性模型预测沥青材料的弹性反应模式用DP模型计算属性,使用DPcreep预测蠕变产生量。计算中考虑了回弹模量可能随着蠕变量的增加而增加的实际情况USDFLD来实现两者之间的间接耦合,参数选的有点随意性,做不了什么依据。还用了个UVARM做了个后处理第7章聚合物的粘弹性基本概念弹:外力形变应力储存能量外力撤除能量释放形变恢复粘:外力形变应力应力松驰能量耗散外力撤除形变不可恢复理想弹性:服从虎克定律E应力与应变成正比,即应力只取决于应变。理想粘性:服从牛顿流体

14、定律应力与应变速率成正比,即应力只取决于应变速率。总结:理想弹性体理想粘性体虎克固体牛顿流体能量储存能量耗散形状记忆形状耗散EE(.T)EE(.)聚合物是典型的粘弹体,同时具有粘性和弹性。EE(.)但是高分子固体的力学行为不服从虎克定律。当受力时,形变会随时间逐渐发展,因此弹性模量有时间依赖性,而除去外力后,形变是逐渐回复,而且往往残留永久变形(),说明在弹性变形中有粘流形变发生。高分子材料(包括高分子固体,熔体及浓溶液)的力学行为在通常情况下总是或多或少表现为弹性与粘性相结合的特性,而且弹性与粘性的贡献随外力作用的时间而异,这种特性称之为粘弹性。粘弹性的本质是由于聚合物分子运动具有松弛特性。聚合物的静态力学松弛现象聚合物的力学性质随时间的变化统称为力学松弛。高分子材料在固定应力或应变作用下观察到的力学松弛现象称为静态力学松弛,最基本的有蠕变和应力松弛。(一)蠕变在一定温度、一定应力的作用下,聚合物的

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