Важность учета скорости деформирования материала в задачах динамики, решаемых в явной постановке

ANSYS Важность учета скорости деформирования материала в задачах динамики, решаемых в явной постановке

В процессе работы над проектами в области конечноэлементного анализа (FEA – Finite Elements Analysis) преобразование модели для статического расчёта в модель для динамического расчёта в явной постановке – не такое уж и легкое дело, как могло бы показаться. Существует ряд особенностей, которые необходимо учитывать в динамическом расчёте: в частности, способы приложения внешней нагрузки как функции времени и потребность в устранении конечных элементов малых размеров. Ещё одной особенностью, которую часто упускают из виду, является необходимость учитывать изменение свойств материала в зависимости от скорости деформирования. Как правило, диаграммы деформирования, используемой в статическом расчёте, бывает не достаточно для расчёта динамических задач. Поведение материала может существенно отличаться в области больших скоростей деформирования, которые характерны для динамических  процессов, протекающих на средних и высоких скоростях, таких как испытание на падение или на удар.

Наиболее распространенный пример такого изменения свойств - поведение низкоуглеродистой стали. Свойства низкоуглеродистых сталей сильно зависят от скорости деформирования, как показано на рисунках 1 и 2. На первом рисунке приведены диаграммы деформирования при трёх различных скоростях деформации. Обратите внимание, что напряжения текучести и напряжения на участке упрочнения существенно повышаются при увеличении скорости деформирования. На рисунке 2 показана чувствительность к скорости деформирования пяти различных сталей. По вертикальной оси отложено различие между напряжениями при 5%-ой деформации для двух скоростей деформирования: высокой (1000 с-1) и низкой, соответствующей статическому нагружению (0,001 с-1). По горизонтальной оси отложено напряжение при 5% деформации для статического нагружения. Для наименее прочной низкоуглеродистой стали (точка “IF” на графике) различие между напряжениями при различных скоростях деформирования составляет 270 МПа!

ANSYS Чувствительность диаграмм деформирования низкоуглеродистой стали к скорости деформирования

ANSYS Чувствительность различных сталей к скорости деформирования

e-max.it: your social media marketing partner