在ANSYS有限元程序中,通過(guò)修改用戶定義的蠕變材料子程序,將具有損傷參數(shù)的本構(gòu)模型引入到ANSYS有限元程序中,通過(guò)基于里茨法的梁與矩形板彎曲問(wèn)題解的比較,驗(yàn)證了該方法的正確性.各種數(shù)值試驗(yàn)表明,對(duì)于容器壁結(jié)構(gòu)的蠕變分析,通過(guò)長(zhǎng)期觀測(cè)網(wǎng)格尺寸和對(duì)單元類型的敏感性分析,可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)容器壁結(jié)構(gòu)蠕變損傷狀況. 

【文章來(lái)源】：湖南工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019,29(04)

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

圖１用ＡＮＳＹＳ程序和塑料外殼單元求解伯努利梁為了比較單元類型對(duì)蠕變損傷解的影響（最大１．８單元；２．１０單元；３．２０單元；４．４０單元；５．８０單元；６．２００單元

最大主應(yīng)力負(fù)載條件下），使用具有８０個(gè)單元的外殼４３單元和沿梁軸與８０個(gè)單元和沿法向軸４個(gè)單元嚙合的４節(jié)點(diǎn)平面應(yīng)力單元平面４２進(jìn)行計(jì)算，用外殼單元、平面應(yīng)力單元和使用里茨方法得到的最大撓度的時(shí)間相關(guān)解，如圖２所示．可以看出，如果將材料損傷對(duì)應(yīng)力狀態(tài)的敏感性考慮在內(nèi)，則外殼單元和平面單元所得結(jié)果實(shí)質(zhì)上不同．壽命預(yù)測(cè)的差異大約為３０％．為了比較，本文繪出了兩個(gè)基于里茨方法的收斂解，適用于具有伯努利假設(shè)的梁，如圖３所示．對(duì)于厚度積分，第一種解由５個(gè)高斯點(diǎn)得到曲線３，第二種解由９個(gè)高斯點(diǎn)得到曲線４．用相同數(shù)目的形狀函數(shù)Ｎ＝８，Ｍ＝８得到兩個(gè)解．９個(gè)高斯點(diǎn)的解與平面應(yīng)力解比較吻合，特別是最大負(fù)應(yīng)力的時(shí)變性，圖３（ｂ）中，５個(gè)高斯點(diǎn)的解與外殼單元的解比較吻合．因?yàn)樵鈿ぃ矗嘲祩�(gè)高斯點(diǎn)．從厚度積分的要點(diǎn)可以得出結(jié)論，在蠕變損傷計(jì)算中應(yīng)使用外殼單元進(jìn)行更精確的厚度積分，材料模型反映了損傷演變對(duì)拉伸和壓縮載荷的不同敏感性．在蠕變損傷計(jì)算中應(yīng)當(dāng)使用外殼單元進(jìn)行更精確的厚度積分，材料模型反映了損傷演化對(duì)拉伸和壓縮載荷的不同敏感性．１．外殼４３；２．平面４２；３．５個(gè)高斯點(diǎn)用于厚度積分；４．９個(gè)高斯點(diǎn)用于厚度積分圖２梁的時(shí)間相關(guān)偏轉(zhuǎn)圖３梁的時(shí)間相關(guān)應(yīng)力３容器壁的蠕變損傷預(yù)測(cè)類似于伯努利梁，用基爾霍夫假設(shè)可建立容器壁的蠕變損傷預(yù)測(cè)問(wèn)題．并考慮有限撓度的幾何非線性項(xiàng)，包括蠕變應(yīng)變和損傷的容器壁理論的控制方程．混合形式的變分泛

（ξ）ＸΦηｊ（η）（１０）使用為整個(gè)容器壁定義的形狀函數(shù)．乘積Ｘｗξ０（ξ）Ｘｗξ０（η）通過(guò)給定的載荷表示為彈性撓度函數(shù)．選擇函數(shù)Ｘｗξｉ（ξ）和Ｘφξｉ（ξ）作為橫向振動(dòng)梁的本征函數(shù)．在圖４中，給出了一個(gè)被ｑ＝１０ＭＰａ均勻分布在正方形區(qū)域上橫向加載的固定方板隨時(shí)間變化的最大撓度（如板長(zhǎng)ｌ＝８００ｍｍ，厚度－ｈ＝２７ｍｍ）．１．外殼４３；２．固體９５；３．基于里茨方法的解圖４夾緊方板的與時(shí)間相關(guān)的最大撓度材料常數(shù)與梁的例子相同．在第一個(gè)例子公式中，設(shè)置了ａ＝０．公式（２）假設(shè)損傷演化只依賴于馮·米塞斯應(yīng)力．這種依賴性假定拉伸和壓縮載荷的損壞率相同．第一個(gè)解法（如圖４所示，曲線１）是用矩形殼元素和一個(gè)２０×２０單元的四分之一的板得到的．第二解（如圖４所示，曲線２）是基于２０個(gè)節(jié)點(diǎn)的固體元素（３ｄ）和２０×２０的元素，占四分之一的板和厚度方向的３個(gè)元素．利用里茨求解技術(shù)得到了第三種解法．所有的解決辦法都是一致的．此外，如圖５所示，可以看到這三個(gè)解的良好一致性，因?yàn)轳T·米塞斯應(yīng)力的時(shí)間變化分布在兩個(gè)高斯點(diǎn)（在板的中間，底部和夾緊邊緣的中間上）．在第二個(gè)例子中，設(shè)材料模型（２）中ａ＝１，假設(shè)與損害演化的σⅠ有依賴關(guān)系．圖５馮·米塞斯應(yīng)力在兩點(diǎn)中的時(shí)間變化如圖６所示，用外殼單元、固體單元和里茨方法得到了隨時(shí)間變化的最大撓度的三個(gè)收斂解

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3120727