练习19:单板周期加载

本案例是约束板受周期温度载荷作用,分别从Isotropic与Kinematic模型粗放的观察升温降温过程后的残余应力情况。

问题描述

单杆受周期温度载荷,考察其残余应力;结构形态如下图所示。

材料信息

cast iron;杨氏模量:70GPa;泊松比:0.3;conductivity:48;density:7200;Heat:452;
其中Expansion、Plastic参数见源文档

工作目录

选择File > Set Work Directory设定工作目录

几何模组

单击Open,从工作目录选择Bar.cae并打开

Isotropic Harding


属性模组

因为是热分析,故此给了很多材料热有关的属性。详细参数见上面注释以及源文档。

装配模组

源文档已经完成组装,跳过即可

分析步模组

分析程序会选择使用Static, General。共包含三个分析步,假定几何非线性效应不显著,故此未开启几何非线性。增量类型设置为Fixed,增量大小为0.01
  • 请求输出

进入场输出请求管理器【Filed Output Requests Manager】编辑默认的输出请求(告诉软件你想要什么结果),除了默认的请求外,新增EE、THE
  • 定义载荷

切换至Load模组,我们这里定义的荷载是Temperature
切换至Step-1分析步施加温度载荷,注意所在的模块为预定义场Predefined Field

对整个板施加温度荷载,幅度为600,曲线选择Amp-1

第二、第三分析步如同第一个分析步,一样的定义。

  • 定义边界

Load模组下,点击Create Boundary Condition边界条件在.cae档里面已经有定义,如果感兴趣可以观察定义过程。

交互模组

无需定义此项,跳过即可

网格模组

切换至Mesh模组,注意网格划分与单元分配是处在同一个模组下。

使用的单元类型为CPS4R

分析任务

切换至Job模组,新建分析任务,直接提交即可。

可视化模组

切换至Visualization模组
  • Mises

  • EE、PE、THE

输出右侧一个单元的应变,如高亮所示。注意,仅仅激活的第一个分析步(我们只看第一个分析步的结果)

从图上可见,热应变(THE)随温度线性变化。当板在水平方向上伸展的材料受到限制将会产生压缩应变,一开始仅压缩弹性应变,但随着材料弹性应变达到极限,开始出现压缩塑性屈服。随着热应变增加,弹性应变与塑性应变保持增加。热应变开始有下降时,弹性应变(EE)开始下降,并且方向反转(压缩变拉伸),期间塑性应变(PE)保持不变。随着热应变进一步降低,材料达到弹性极限,开始出现拉伸屈服。拉伸屈服引起塑性屈服幅度下降。第一个周期结束,热应变消失,材料中出现残余弹性与塑性应变。

  • Stress Vs Strain(longitudinal)

查看顶部边缘单元在水平方向的应力与塑性应变
在三个周期里面,结束时,应力与应变都是非零。

Kinematic hardening


直接在属性里面修改,可以参照上一个练习。修改完成直接重新提交分析任务。

可视化模组

切换至Visualization模组
  • Stress Vs Strain(Longitudinal)

每个周期结束时,应力应变为非零。

分析结果表明:在周期加载过程当中,随着温度上升,板产生高压缩应力,但是当材料冷却下来并且热应变消失时,压缩应力转变成拉伸应力。从两个材料模型可以观察到,与各向同性硬化相比,随动硬化有相对更低的残余应力。

模型文件下载:

https://cloud.189.cn/t/nUz26vMBfuqa (访问码:xi5u)

(0)

相关推荐