In diesem dritten Beitrag zur praktischen Finite-Elemente-Modellierung werden wir einige der üblichen Methoden zur Erstellung von Finite-Elemente-Modellen mit metallischen Werkstoffen und Plastizität unter Verwendung des Abaqus-Codes erläutern (obwohl die Konzepte leicht auf jeden anderen Finite-Elemente-Code angewendet werden können).
Plastizität in metallischen Werkstoffen
Die Plastizität eines metallischen Werkstoffs tritt auf, wenn wir den Werkstoff einem ausreichenden Spannungszustand aussetzen, um Versetzungen in der inneren Struktur des Werkstoffs und folglich dauerhafte Verformungen zu verursachen.
Die folgende Abbildung zeigt eine typische Spannungs-Dehnungs-Kurve eines metallischen Werkstoffs für einen einachsigen Versuch:
In der Praxis findet die Erstellung von Finite-Elemente-Modellen mit Plastizität vor allem bei der Analyse von Tragwerken unter Bruchlast Anwendung, wobei die verschiedenen Bauvorschriften und -regelungen die Verwendung der Bruchfestigkeit der verwendeten Materialien erlauben.
In diesen Fällen kann die einwirkende Belastung als monoton angesehen werden, und es ist nicht notwendig, ein Verfestigungsgesetz zu definieren, das die Aktualisierung der Plastifizierungsfläche ermöglicht, wie es bei zyklischen Belastungen der Fall wäre. Diese Situation vereinfacht die nichtlineare Berechnung der Struktur erheblich, da wir nur die Spannungs-Dehnungs-Kurve benötigen oder sie anderweitig aus den grundlegenden mechanischen Eigenschaften des Materials berechnen müssen.
Wenn man das Verhalten des Materials unter zyklischer Belastung (z. B. Rad-Schiene-Kontakt eines Schienenfahrzeugs) mit vollständigen Druck- und Zugzyklen bewerten will, muss man die Art der Verfestigung des Materials korrekt definieren, die am häufigsten vorkommt: isotrope Verfestigung, kinematische Verfestigung und kombinierte Verfestigung. In einem zukünftigen Beitrag werden wir über diese konstitutiven Modelle sprechen und darüber, wie man sie in Abaqus implementiert.
Perfekter Elastokunststoff
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** Entrada en código FEM Abaqus
** E = módulo elastico
** v = coeficiente de Poisson
** Fty = tensión límite elástico
** e = elongación máxima de rotura
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** Elastic behavior
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*Material, name=material_name
*Elastic
E, ν
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** Plastic behavior
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*Plastic
Fty·(1+Fty/E), 0.0
Fty·(1+Fty/E), ln(1+e)-Fty,true/E
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Elasto-plastisch mit linearer Verfestigung
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** Entrada en código FEM Abaqus
** E = módulo elástico
** v = coeficiente de Poisson
** Fty = tensión límite elástico
** Ftu = tensión última
** e = elongación máxima de rotura
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** Elastic behavior
*****************************************
*Material, name=material_name
*Elastic
E, ν
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** Plastic behavior
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*Plastic
Fty·(1+Fty/E), 0.0
Ftu,true, ln(1+e)-Fty/E
*****************************************Ramberg-Osgood
In unserem Download-Bereich können Sie unser Verfahren “ISM2006 Metallic Plasticity Modelling – ABAQUS FEM Code” herunterladen. Diese Prozedur bietet detaillierte Informationen über die Definition der Parameter, die für die Modellierung der Plastizität metallischer Werkstoffe in Abaqus erforderlich sind, einschließlich eines kostenlosen Tools zur automatischen Ermittlung der Ramberg-Osgood-Kurven aus den üblichen Parametern der mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs.
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** Entrada en código FEM Abaqus
** E = módulo elástico
** v = coeficiente de Poisson
** Fty = tensión límite elástico
** Ftu = tensión última
** e = elongación máxima de rotura
*****************************************
** Elastic behavior
*****************************************
*Material, name=material_name
*Elastic
E, ν
*****************************************
** Plastic behavior
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*Plastic
Fty·(1+Fty/E), 0.0
Ftu,true, ln(1+e)-Fty/E
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