ANSYS显式动力学材料模型深度解析：Plasticity应用

Bilinear Isotropic HardeningBilinear Isotropic Hardening常用于大应变分析。双线性应力-应变曲线要求您输入屈服强度和切向模量。曲线中第一段的斜率等于材料的杨氏模量，而第二段的斜率是切向模量。
Multilinear Isotropic HardeningMultilinear Isotropic Hardening常用于大应变分析。在小应变分析中，不要将此模型用于循环或高度不成比例的载荷历史。必须以塑性应变 vs. 应力的形式提供数据。曲线的第一个点必须是屈服点，即零塑性应变和屈服应力。假设应力-应变曲线的斜率在最后一个用户定义的应力-应变数据点之后为零。曲线的任何线段的斜率都不能小于零。（注：可以在显式动力学系统中使用此模型定义最多10个应力应变对。不直接支持曲线的温度依赖关系。随温度变化的塑性可以用Johnson-Cook塑性模型来描述。）
Bilinear Kinematic Hardening该塑性材料模型假定总应力范围等于屈服应力的两倍，以考虑包辛格效应(Bauschinger effect)。该模型可用于符合冯·米塞斯屈服准则的材料(包括大多数金属)。切向模量不能小于零或大于弹性模量。
Multilinear Kinematic Hardening该塑性模型模拟了循环载荷作用下金属的塑性行为。必须以塑性应变 vs. 应力的形式提供数据。曲线的第一个点必须是屈服点，即零塑性应变和屈服应力。任何线段的坡度都不能小于零。假设应力-应变曲线的斜率在最后一个用户定义的应力-应变数据点之后为零。曲线的任何线段的斜率都不能小于零。（注：可以在显式动力学系统中使用此模型定义最多10个应力应变对。不直接支持曲线的温度依赖关系。随温度变化的塑性可以用Johnson-Cook塑性模型来描述。该模型适用于显式动力学系统中的实体单元。）
Johnson-Cook Strength使用该模型来表示材料(通常是金属)在大应变、高应变率和高温下的强度行为。这种行为可能发生在高速碰撞引起的强烈冲击加载问题中。在该模型中，屈服应力随应变、应变率和温度的变化而变化。Johnson-Cook强度模型可用于所有类型的单元，并可与所有状态方程和失效特性相结合。（注：应定义特定的热容属性，以便能够计算温度，从而产生热软化效应。）
Cowper-Symonds StrengthCowper-Symonds强度模型允许定义各向同性应变硬化、应变率相关材料的屈服强度。请注意，假设应变速率单位为1/秒，则应输入应变速率常数。Cowper-Symonds强度模型可用于所有单元类型，并可与所有状态方程和失效特性相结合。
Steinberg-Guinan Strength在这个公式中，作者假设虽然屈服应力最初随着应变率而增加，但冲击诱导的自由面速度-时间记录的实验数据表明，在高应变率(大于10^5/秒)下，应变率效应与其他效应相比变得不明显，屈服应力达到一个最大值，随后该值与应变率无关。他们还假设剪切模量随着压力的增加而增加，随着温度的增加而减少，在这样做的过程中，他们试图将包辛格效应的模拟包括在他们的计算中。因此，他们得到了剪切模量和屈服强度作为有效塑性应变、压力和内能(温度)的函数的表达式。（注：应该定义一个特定的热容属性，以便能够计算温度，从而计算熔化效应。）
Zerilli-Armstrong Strength虽然Johnson-Cook模型预测了大多数材料在泰勒测试中的行为，但该模型对OFHC(无氧高电导率)铜的预测与测试结果并不吻合。在寻求改进Johnson-Cook的方法中，Zerilli和Armstrong提出了一种通过使用位错动力学获得的更复杂的本构关系。在配方中考虑了应变硬化、应变率硬化和热软化(基于热激活分析)。颗粒大小的影响也被考虑在内。这种关系具有相对简单的表达式，应该适用于广泛的面心立方(FCC)材料。还建立了铁的关系式，也适用于其它体心立方材料。Zerilli和Armstrong提出的一个重要观点是，每种材料结构类型(fcc、bcc、hcp)将有其自己的本构行为，这取决于该特定结构的位错特征。例如，与面心立方金属相比，体心立方金属的塑性屈服应力对温度和应变速率的依赖性更强。（注：应该定义一个特定的热容属性，以便能够计算温度，从而计算熔化效应。）