Освоение моделирования металлических сплавов в Abaqus для точных структурных симуляций

Возможно, самыми распространенными и в то же время важными инженерными материалами являются металлические сплавы. Металлические сплавы используются в объектах от небоскребов до миниатюрных электронных устройств. Инженерам часто просят оценить, через симуляцию, прочность и долговечность этих структур. Материальные модели являются ключевыми компонентами в этих симуляциях. Поэтому инженерам нужно понимать, какие материальные модели используются для металлов и как эти материальные модели определяются.

Продукт Abaqus Unified FEA имеет мощные возможности моделирования материалов. У него есть материальные модели для пластичности металлов, ползучести, повреждений и т.д. Конечно, Abaqus содержит материальные модели для других типов материалов, как резина, бетон, грунты и так далее, но это темы для другого дня.

Пользователи Abaqus должны знать, какие модели наиболее подходят для их приложений. Определения пластичности, подходящие для простых монотонных сценариев нагрузки, могут быть мало полезны для более сложных циклических сценариев нагрузки. Материальная модель может измениться, если приложение меняется, даже если материал тот же.

Большинство пользователей Abaqus встречали более простые материальные модели, как линейная упругость и пластичность с изотропным упрочнением. Они могут не знать, что даже базовые модели имеют продвинутые функции, как зависимость от температуры и зависимость от скорости. Материальные модели для продвинутых поведений материалов, видимых в циклической нагрузке или под экстремальной нагрузкой, будут менее знакомы. Abaqus содержит материальные модели, способные предсказывать реалистичное поведение для повторного приложения деформации. Abaqus имеет моделирование повреждений для симуляции разделения материала под экстремальными условиями.

Узнать, какие материальные модели доступны для приложения — это только начало. Материальные модели параметричны, и инженеры по симуляции столкнутся с задачей определения параметров так, чтобы материальная модель была специфична для их нужд. Они должны знать, как параметры определяются, и они должны знать подводные камни использования некорректных значений параметров. Зашумленные тестовые данные для кривой упрочнения пластичности нужно обрабатывать и сглаживать. Кривая упрочнения, которая не монотонна, будет проблематичной.

Задача определения даже самых базовых материальных моделей металлов может быть усложнена нехваткой информации. Предел текучести для металлического сплава может быть дан как значение со смещением 2% в справочниках. Является ли это подходящим значением для предела текучести в определении пластичности Abaqus? Если нет, почему нет и как можно определить правильную материальную модель без правильного предела текучести? Униаксиальные тестовые данные обычно используются для определения пластичности металлов, но пластическая деформация в симуляциях часто превышает пластическую деформацию в начале шееобразования. Как определения пластичности можно расширить за пределы диапазона доступных данных?

Полное описание моделирования материалов для металлических сплавов не впишется в рамки e-семинара. Также не каждый вопрос может быть полностью отвечен. К счастью, доступно много ресурсов для пользователей ПО SIMULIA. Сообщество SIMULIA — хорошая отправная точка для тех, кто ищет дополнительную информацию о моделировании материалов и SIMULIA в целом. База знаний Dassault Systèmes содержит много полезных записей, и доступны тренировочные курсы.

Интересуетесь этой темой? Присоединяйтесь к нам 23 июня для e-семинара «Материальное моделирование металлов в Abaqus». Регистрация, здесь.