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Abaqus 中的金属材料建模

也许最常见但最重要的工程材料是金属合金。金属合金用于从摩天大楼到微型电子设备的物体中。工程师经常被要求通过模拟来评估这些结构的强度和耐用性。材料模型是这些模拟中的关键组成部分。因此,工程师需要了解用于金属的材料模型以及这些材料模型是如何定义的。

Abaqus Unified FEA 产品具有强大的材料建模功能。它有金属塑性、蠕变、损伤等材料模型。当然,Abaqus 包含其他类型材料的材料模型,如橡胶、混凝土、土壤等,但这些是另一天的话题。

Abaqus 的用户应该知道哪些模型最适合他们的应用程序。适用于简单单调加载场景的塑性定义可能对更复杂的循环加载场景几乎没有用。即使材料本身相同,如果应用程序发生变化,材料模型也可能会发生变化。

大多数 Abaqus 用户都遇到过更简单的材料模型,例如线性弹性和各向同性硬化塑性。他们可能不知道即使是基本模型也具有高级功能,例如温度相关性和速率相关性。在循环加载或极端加载下看到的高级材料行为的材料模型将不太熟悉。 Abaqus 包含能够预测重复应用应变的实际行为的材料模型。 Abaqus 有损伤建模来模拟极端条件下的材料分离。

找出可用于应用程序的材料模型只是一个开始。材料模型是参数化的,仿真工程师将面临定义参数的任务,以便材料模型特定于他们的需求。他们需要知道参数是如何定义的,他们需要知道使用不正确参数值的陷阱。需要对塑性硬化曲线的噪声测试数据进行处理和平滑处理。非单调的硬化曲线会有问题。

由于缺乏信息,即使是最基本的金属材料模型的定义任务也会变得复杂。金属合金的屈服应力可以在参考文献中作为 2% 的偏移值给出。这是 Abaqus 塑性定义中屈服应力的合适值吗?如果没有,为什么不呢?如何在没有正确屈服应力的情况下定义合适的材料模型?单轴测试数据通常用于定义金属塑性,但模拟中的塑性应变通常超过颈缩开始时的塑性应变。如何将可塑性定义扩展到可用数据的范围之外?

金属合金材料建模的全面描述不适合电子研讨会的框架。也不能完全回答每一个问题。幸运的是,SIMULIA 软件用户可以使用许多资源。 SIMULIA 社区是那些寻求材料建模和 SIMULIA 一般信息的人的一个很好的起点。 Dassault Systèmes 知识库包含许多有用的条目,并且还提供培训课程。

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