解析Abaqus材料属性的非弹性力学性能：退火与熔融

1. 退火或熔融的影响

当一个材料点的温度超过用户指定的称为退火温度的值时，Abaqus假定该材料点失去其硬化记忆。通过将等效塑性应变设为零，消除了先前加工硬化的影响。对于随动和组合硬化模型，背应力张量也被重置为零。如果材料点的温度在随后的时间点低于退火温度，则材料点可以再次加工硬化。根据温度历史，一个材料点可能会多次丢失和积累记忆，这在建模熔化的背景下将对应于重复熔化和再凝固。当退火温度达到时，任何累积的材料损伤都不能愈合。根据任何有效的损伤模型，退火后损伤将继续累积。

在Abaqus/Explicit中，可以定义一个退火分析步来模拟整个模型的退火过程，与温度无关；退火分析步没有时间尺度，退火过程是瞬间发生的。退火求解不需要数据。

退火分析步

退火分析步将热应变设为零，在退火过程中将模型各节点温度设为均匀温度或保持在当前温度。缺省情况下，所有节点的温度保持当前温度。也可以指定不同的最终温度，θ。

退火后参考温度

2. 材料属性

退火温度是一种材料属性，可以选择定义为场变量的函数。这种材料特性必须与Mises塑性模型中作为温度函数的材料特性的定义结合使用。特别是，硬化行为必须定义为温度的函数，并且必须在退火温度或以上指定零硬化。一般来说，硬化有两个来源。硬化的第一个来源可以大致归类为静态硬化，其影响是通过屈服应力相对于固定应变率下的塑性应变的变化率来衡量的。硬化的第二种来源可以大致归类为速率相关，其效果是通过在固定塑性应变下屈服应力相对于应变速率的变化率来衡量的。

对于Mises塑性模型，如果描述硬化的材料数据(静态和速率相关贡献)完全通过在不同应变率值下的屈服应力与塑性应变的表格输入来指定，那么(温度相关的)每种应变率下硬化的静态部分通过定义几条屈服应力与塑性应变曲线(每条曲线在不同温度下)来指定。对于金属，在固定应变速率下的屈服应力通常随温度的升高而降低。Abaqus期望每种应变速率下的硬化在退火温度或高于退火温度时消失，如果在材料定义中另行指定，则会发出错误信息。零(静态)硬化可以通过简单地在退火温度或以上的屈服应力与塑性应变曲线中指定单个数据点(零塑性应变)来指定。此外，还必须确保在退火温度或高于退火温度时，屈服应力不随应变速率变化。这可以通过在上面讨论的单数据点方法中指定所有应变率值下的相同屈服应力值来实现。

或者，硬化的静态部分可以在零应变速率下定义，而速率相关部分可以利用超应力幂律来定义。在这种情况下，可以通过在退火温度或以上的屈服应力与塑性应变曲线中指定单个数据点(零塑性应变)来指定退火温度或以上的零静态硬化。还可以适当选择超应力幂律参数，以确保在退火温度或高于退火温度时屈服应力不随应变速率变化。这可以通过为参数D(相对于静态屈服应力)选择一个较大的值并设置参数n = 1来实现。

对于使用用户子程序UHARD在Abaqus/Standard中定义的硬化，Abaqus/Standard在实际计算中检查退火温度下或以上的硬化斜率，并在适当的情况下发出错误消息。

Abaqus/Explicit中的Johnson-Cook塑性模型需要单独的熔化温度来定义硬化行为。如果定义退火温度小于金属塑性模型规定的熔化温度，则在退火温度处去除硬化记忆，并严格使用熔化温度来定义硬化函数。否则，硬化记忆在熔化温度下自动去除。