CAE-蠕变分析材料模型-ANSYS

作者:Kenny Chu | 主页:https://kennyangel.github.io/ | 更新时间:2023-06-25

上传时间:2023-06-25

1、常用蠕变方程


以下是Ansys Mechanical中可用的隐士蠕变方程

蠕变方程(英)蠕变方程(中)类型
Strain Hardening应变硬化方程Primary
Time Hardening时间硬化方程Primary
Generalized Exponent广义指数Primary
Generalized Graham广义GrahamPrimary
Generalized Blackbum广义BlackbumPrimary
Modified Time Hardening修正时间硬化方程Primary
Modified Strain Hardening修正应变硬化方程Primary
Generalized Garofalo(Hyperbolic sine)广义Garofalo(双曲正弦)Secondary
Exponential Form指数形式Secondary
NortonNortonSecondary
Time Hardening时间硬化方程Both
Rational Polynomial理想多项式Both
Generalized Time Hardening广义时间硬化Primary
User Creep  

以下是蠕变模型使用的总结,具体取决于测试中可用的蠕变数据类型。

Here is a summary of the creep model to be used depending on the creep data types available from tests.

Creep ModelEquivalent Creep Strain(creq)Equivalent Creep Strain Rate(dcreq)Time(time)Equivalent Stress(seqv)Temperature(temp)
Strain Hardeningxx xx
Time Hardening xxxx
Generalized Exponent xxxx
Generalized Graham xxxx
Generalized Blackbum xxx 
Modified Time Hardeningx xxx
Modified Strain Hardeningxx xx
Generalized Garofalo(Hyperbolic sine) x xx
Exponential Form x xx
Norton x xx
Combined Time Hardeningx xxx
Prim+Sec Rational Polynomial xxx 
Generalized Time Hardeningx xxx

 

2、蠕变


蠕变是固体材料在一段时间内的非弹性、不可逆变形。它是结构寿命的一个限制因素,依赖于应力、应变、温度和时间等变量。这种依赖关系可以建模为:

ϵcr=f(σ,ϵ,T,t)

上式中,

$\large \epsilon_{cr}'$ ——蠕变应变率。

 

3、Modified Time Hardening - 修正时间硬化方程


基于时间硬化理论的 Norton-Bailey 蠕变规律认为:在给定的应力和温度条件下,其蠕变应变率仅取决于时间,一般表达式为 $\epsilon_{cr}' = f(\sigma,t,T)$。而通常蠕变试验测得的数据是在给定应力$\sigma$、温度 $T$ 下应变与时间的关系,于是演化出修正时间硬化理论,即在给定的应力和温度条件下,蠕变应变仅决定于时间。

蠕变应变其数学表达式为蠕变应变率的时间积分,可以写作 $\epsilon{cr} = \int({ \epsilon{cr}' })dt$ .

考虑应力、温度、时间对蠕变应变率的相应,同时温度对应变率的影响引入阿伦尼乌斯公式(Arrhenius equation),故蠕变应变率 $\epsilon_{cr}'$ 的表达式可写作如下形式:

ϵcr=C1σC2tC3eC4T

因此基于修正时间硬化理论的蠕变应变方程表达式为:

ϵcr=(ϵcr)dt=C1σC2tC3+1eC4TC3+1

上式中,

$\large \epsilon_{cr}$ —— 蠕变应变

$C_1$ —— 系数1

$C_2$ —— 系数2

$C_3$ —— 系数3

$C_4$ —— 系数4

$t$ —— 时间

$T$ —— 温