螺栓连接分析：弹塑性变形探究

1、真应力-真应变

工程和真实应力应变：

工程应力-应变用于小应变分析，但对于塑性必须用真实应力-应变，因为它们是材料状态更具代表性的度量。

如果引入工程应力-应变数据，则可以用下面的公式把这些值转换为真实应力-应变：

注意，仅对应力转换，有以下假设:

材料是不可压缩的 (大应变可接受的近似值)假设试样横截面的应力均匀分布。

2、弹塑性常用模型

1）屈服准则：

屈服准则用于把多轴应力状态和单轴情况联系起来。

试样的拉伸实验提供单轴数据，可以绘制成一维应力-应变曲线，已在前面介绍过。

实际结构一般是多轴应力状态。屈服准则提供材料应力状态的标量不变量，可以和单轴情况对比。

2）常用的屈服准则是von Mises 屈服准则        (也称为八面体剪切应力或 变形能准则)。von Mises 等效应力定义为：

写成矩阵形式

式中{s} 是偏差应力，sm 是静水应力

关联流动：

–     塑性流动方向与屈服面的外法线方向相同。

非关联流动:

–     对摩擦材料，通常需要非关联流动法则 (在 Drucker-Prager 模型中，  剪胀角与内摩擦角不同)。

强化准则:

•       强化准则描述屈服面如何随塑性变形的结果而变化 (大小、中心、 形状)。

•       强化准则决定如果继续加载或卸载,      材料将何时再次屈服。

–     这与呈现无硬化– 即屈服面保持固定的弹性-理想塑性材料完全不同。

•       等向强化 指屈服面在塑性流动期间均匀扩张。          ‘等向’ 一词指屈服面的均匀扩张，和 ‘各向同性’ 屈服准则(即材料取向)不同。

等向强化适用于大应变、比例加载情况。不适与循环加载。工程数据模块提供了双线性和多线性等向强化弹塑性模型。

对线性随动强化, 屈服面在塑性流动过程中进行刚体平移。

屈服后最初的各向同性塑性行为不再各向同性 (随动强化是各向异性强化的一种形式)

弹性区等于 2 倍的初始屈服应力，这称为包辛格效应。

Chaboche Test Data

Uniaxial Plastic Strain Test Data

(单轴塑性应变测试数据)  Plasticity（塑性模型）

-Bilinear Isotropic Hardening(双线性等向强化)

-Multilinear Isotropic Hardening (多线性等向强化)

-Bilinear Kinematic Hardening(双线性随动强化)

-Multilinear Kinematic Hardening (多线性随动强化)

-Chaboche Kinematic Hardening （非线性随动强化）

-Anand Viscoplasticcity(Anand粘塑性模型)

所有的弹塑性模型，必须输入材料的弹性模量和泊松比

3、试验数据的处理方法

在ANSYS Workbench中的工程数据模块中，弹塑性模型可以通过塑性应变与应力定义，因此需要使用下式进行转换

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