Abaqus材料属性详解（14.1）：金属塑性分析

金属塑性模型包含：

经典金属塑性模型（Classical metal plasticity）；

金属承受循环载荷的模型（Models for metals subjected to cyclic loading）；

率相关的屈服（Rate-dependent yield）；

率相关的塑性：蠕变和溶胀（Rate-dependent plasticity: creep and swelling）；

退火或熔融（Annealing or melting）；

各向异性屈服/蠕变（Anisotropic yield/creep）；

Johnson-Cook 塑性（Johnson-Cook plasticity）；

动态失效模型（Dynamic failure models）；

多孔金属塑性（Porous metal plasticity）；

铸铁塑性（Cast iron plasticity）；

双层粘塑性（Two-layer viscoplasticity）；

ORNL-Oak Ridge国家实验室本构模型（ORNL – Oak Ridge National Laboratory constitutive model）；

变形塑性（Deformation plasticity）；

以上部分模型的定义是通过Abaqus中Mechanical---Plasticity---Plastic选项卡设置定义的，故先了解一下Plastic的定义界面。

1. Abaqus中Plastic的定义与操作

在elastic的基础上，继续建立塑性模型-Plastic：

Plastic的定义

选择一种指定硬化行为的选项：

选择硬化行为

1.1 Isotropic 各向同性硬化

各向同性硬化：屈服面在所有方向上均匀地改变，例如屈服应力在所有应力方向上随塑性应变相同地增加(或减少)。

选择各向同性硬化

a. 如果想要输入不同等效塑性应变率下的屈服应力值与等效塑性应变的测试数据，需勾选“使用应变率相关数据Use strain-rate-dependent data”。

应变率相关的数据输入

或者，如果想使用屈服应力比定义应变速率依赖，则必须从子选项菜单中选择速率依赖（子菜单详细操作定义下一节补充）：

用屈服应力比定义率相关的屈服

b. 勾选”“使用温度相关数据Use temperature-dependent data”可以定义依赖于温度的行为数据：

温度相关的数据定义

c. 要定义依赖于场变量的行为数据，可单击Number of field variables字段右侧的箭头，以增加或减少场变量的数量。

场变量相关的数据定义

d. 在“数据”表中输入数据:

数据表数据输入

其中：

Yield Stress ：屈服应力

Plastic Strain：塑性应变

Rate：等效塑性应变率

Temp：温度

Field n：预定义场变量

如果需要，可以使用Suboptions菜单输入其他数据。如前述的使用屈服应力比定义应变速率依赖，或者指定弹塑性材料的退火温度。（子菜单详细操作定义下一节补充）

其他数据定义

1.2 Kinematic 随动硬化

线性随动硬化用于具有恒定硬化率材料的循环加载建模。

随动硬化

同样，若勾选使用温度相关数据，则可以定义依赖于温度的行为数据：

温度相关的随动硬化

在“数据”表中输入数据：

Yield Stress ：屈服应力；Plastic Strain：塑性应变；Temp：温度

如果需要，可以使用Suboptions菜单输入其他数据。如：定义各向异性屈服和蠕变、采用美国橡树岭国家实验室(ORNL)的本构模型进行塑性和蠕变计算、指定ORNL模型的循环屈服应力数据、指定弹塑性材料的退火温度。（子菜单详细操作定义下一节补充）

其他数据的定义

1.3 Johnson-Cook 硬化

Johnson-Cook在Abaqus/Explicit中模拟各向同性硬化，其中屈服应力作为等效塑性应变、应变率和温度的解析函数提供。Johnson-Cook塑性模型特别适合于模拟金属的高应变率变形。这个模型是Mises塑性的一种特殊类型，包括硬化法则和速率依赖的解析形式。它通常用于绝热瞬态动力分析。