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1、ANSYS的四种典型的非线性材料(cilio)分析介绍四种典型的非线性材料(cilio):1.经典双线性随动强化BKIN2.双线性等向强化BISO3.多线性随动强化MKIN4.多线性等向强化MISO第1页/共14页第一页,共15页。(1)经典的双线性随动强化(BKIN)使用一个双线性来表示应力应变曲线,所以有两个斜率,弹性斜率和塑性斜率,由于随动强化的Vonmises屈服准则被使用,所以包含有鲍辛格效应,此选项适用于遵守VonMises屈服准则,初始为各向同性材料的小应变问题,这包括大多数的金属。需要输入的常数是屈服应力和切向斜率,可以定义高达六条不同温度下的曲线。注意:1.使用MP命令来定义
2、弹性模量2.弹性模量也可以是与温度相关(xinggun)的3.切向斜率Et不可以是负数,也不能大于弹性模量在使用经典的双线性随动强化时,可以分下面三步来定义材料特性。1.定义弹性模量2.激活双线性随动强化选项3.使用数据表来定义非线性特性第2页/共14页第二页,共15页。(2)双线性等向强化(BIS0)也是使用双线性来表示应力应变曲线(qxin),在此选项中,等向强化的VonMises屈服准则被使用,这个选项一般用于初始各向同性材料的大应变问题。需要输入的常数与BKIN选项相同。举例如下:MP,EX,1,200e9MP,NUXY,1,0.25MP,GXY,1,150e9TB,BISO,1TBD
3、ATA,1,300e6,2000e6第3页/共14页第三页,共15页。(3)多线性随动强化(MKIN)使用(shyng)多线性来表示应力应变曲线,模拟随动强化效应,这个选项使用(shyng)VonMises 屈服准则,对使用(shyng)双线性选项(BKIN)不能足够表示应力应变曲线的小应变分析很有用。需要的输入包括最多五个应力应变数据点(用数据表输入),可以定义五条不同温度下的曲线。在使用(shyng)多线性随动强化时,可以使用(shyng)与BKIN相同的步骤来定义材料特性,所不同的是在数据表中输入的常数不同,举例如下:MPTEMP,10,70MPDATA,EX,3,30ES,25ESTB
4、,MK2N,3TBTEMP,STRA2NTBDATA,0.01,0.05,0.1TBTEMP,10TBDATA,30000,37000,38000TBTEMP,70TBDATA,225000,31000,33000第4页/共14页第四页,共15页。(4)多线性等向强化(MISO)使用多线性来表示使用VonMises屈服准则的等向强化的应力应变曲线,它适用于比例加载的情况和大应变分析。需要输入最多100个应力应变曲线,最多可以定义20条不同温度下的曲线。其材料(cilio)特性的定义步骤如下:1.定义弹性模量2.定义MISO数据表3.为输入的应力应变数据指定温度值4.输入应力应变数据5.画材料(
5、cilio)的应力应变曲线与MKIN数据表不同的是,MISO的数据表对不同的温度可以有不同的应变值,因此,每条温度曲线有它自己的输入表。第5页/共14页第五页,共15页。第6页/共14页第六页,共15页。第7页/共14页第七页,共15页。第8页/共14页第八页,共15页。ANSYS中混凝土本构关系(gunx)第9页/共14页第九页,共15页。一、关于模型钢筋混凝土有限元模型根据钢筋的处理方式主要分为三种,即分离式、分布式和组合式模型。考虑钢筋和混凝土之间的粘结和滑移,则采用引入粘结单元的分离式模型;假定混凝土和钢筋粘结很好,不考虑二者之间的滑移,则三种模型都可以;分离式和分布式模型适用于二维和
6、三维结构分析,后者对杆系结构分析比较适用。裂缝的处理方式有离散裂缝模型、分布裂缝模型和断裂力学模型,后者目前尚处研究之中,主要应用的是前两种。离散裂缝模型和分布裂缝模型各有特点,可根据不同的分析目的选择使用。随着计算速度和网格自动划分的快速实现,离散裂缝模型又有被推广(tugung)使用的趋势。就ANSYS而言,可以考虑分离式模型(solid65+link8,认为混凝土和钢筋粘结很好,如要考虑粘结和滑移,则可引入弹簧单元进行模拟,比较困难),也可采用分布式模型(带筋的solid65)。而其裂缝的处理方式则为分布裂缝模型。第10页/共14页第十页,共15页。二、关于本构关系混凝土的本构关系可以分
7、为线弹性、非线性弹性、弹塑性(sxng)及其它力学理论等四类,其中研究最多的是非线性弹性和弹塑性(sxng)本构关系。混凝土破坏准则从单参数到五参数模型达数十个模型,或借用古典强度理论或基于试验结果等,各个破坏准则的表达方式和繁简程度各异,适用范围和计算精度差别也比较大,给使用带来了一定的困难。就ANSYS而言,其问题比较复杂。ANSYS混凝土的破坏准则与屈服准则是如何定义的?采用tb,concr,matnum则定义了W-W破坏准则(failurecriterion),而非屈服准则(yieldcriterion)。W-W破坏准则是用于检查混凝土开裂和压碎用的,而混凝土的塑性(sxng)可以另外
8、考虑(当然是在开裂和压碎之前)。理论上破坏准则(failurecriterion)和屈服准则(yieldcriterion)是不同的,例如在高静水压力下会发生相当的塑性(sxng)变形,表现为屈服,但没有破坏。而工程上又常将二者等同,其原因是工程结构不容许有很大的塑性(sxng)变形,且混凝土等材料的屈服点不够明确,但破坏点非常明确。定义tb,concrmatnum后仅仅是定义了混凝土的破坏准则和缺省的本构关系,即WW破坏准则、混凝土开裂和压碎前均为线性的应力应变关系,而开裂和压碎后采用其给出的本构关系。但屈服准则尚可另外定义,如tb,MKIN,则定义的屈服准则是VonMises,流动法则、硬
9、化法则也就确定了。第11页/共14页第十一页,共15页。ANSYS中SOLID65单元是专门为混凝土、岩石等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元。它可以模拟混凝土中加强钢筋(或玻璃纤维,型钢等),以及材料的拉裂和压溃现象。与SOLID45的不同(btn)点:增加了针对于混凝土的性能参数和组合式钢筋模型。SOLID65单元最多可以定义3种不同(btn)的加固材料。混凝土材料具有开裂、压碎、塑性变形和蠕变的能力;加强材料则只能受拉压,不能承受剪切力。第12页/共14页第十二页,共15页。在混凝土到达其屈服面之前,SOLID65单元可以具有线弹性属性、多线性弹性或者是其他的塑性特性。本构关系
10、有等强硬化模型、随动硬化模型和Drucker-Prager模型。但如果超出了混凝土的屈服面,则将丧失混凝土屈服性能。通过(tnggu)路径MainMenuPreprocessorMaterialPropsMaterialModels定义随动强化和等向强化模型。第13页/共14页第十三页,共15页。感谢您的观赏(gunshng)!第14页/共14页第十四页,共15页。内容(nirng)总结ANSYS的四种典型的非线性材料分析。ANSYS的四种典型的非线性材料分析。需要的输入包括最多五个应力应变数据点(用数据表输入),可以定义五条不同温度下的曲线。裂缝的处理方式有离散裂缝模型、分布裂缝模型和断裂力学模型,后者目前尚处研究之中,主要应用的是前两种。与SOLID45的不同点:增加了针对(zhndu)于混凝土的性能参数和组合式钢筋模型第十五页,共15页。