Неявный метод расчета ползучести

Неявный метод реализуется с помощью команды TBOPT.Здесь доступны следующие модели ползучести (их краткое описание приведено в таблице 2):

· Модель деформационного упрочненияописывает первую стадию ползучести (неустановившаяся ползучесть) и реализуется при TBOPT=1

.

· Модель временного упрочненияIописывает первую стадию ползучести и реализуется при TBOPT=2

.

· Обобщенная модель экспоненциального упрочненияописывает первую стадию ползучести и реализуется при TBOPT=3

, .

· Обобщенная модель Грэмаописывает первую стадию ползучести и реализуется при TBOPT=4

.

· Обобщенная модель Блэкбурнаописывает первую стадию ползучести и реализуется при TBOPT=5

, .

· Модифицированная модель временного упрочненияописывает первую стадию ползучести и реализуется при TBOPT=6

.

· Модифицированная модель деформационного упрочненияописывает первую стадию ползучести и реализуется при TBOPT=7

.

· Обобщенная модель Гарофалоописывает вторую стадию ползучести и реализуется при TBOPT=8

.

· Экспоненциальный законописывает вторую стадию ползучести и реализуется при TBOPT=9

.

· Закон Нортонаописывает вторую стадию ползучести и реализуется при TBOPT=10

.

· Модель временного упрочнения IIописывает первуюи вторую стадии ползучести и реализуется при TBOPT=11

.

· Полиномиальная модель

,

где

, , , .

описывает первуюи вторую стадии ползучести и реализуется при TBOPT=12.

· Обобщенная модель временного упрочненияописывает первуюстадии ползучести и реализуется при TBOPT=13

,

, .

Таблица 3.1.2

Модель ползучести	Стадия	TBOPT
Деформационное упрочнение
Временное упрочнениеI
Обобщенное экспоненциальное упрочнение
Обобщенная модель Грэма
Обобщенная модель Блэкбурна
Модифицированная модель временного упрочнения
Модифицированная модель деформационного упрочнения
Обобщенная модель Гарофало
Экспоненциальный закон
Закон Нортона
Модель временного упрочнения II	1, 2
Полиномиальная модель	1, 2
Обобщенная модель временного упрочнения

Типы элементов, которые поддерживают неявный метод расчета ползучести: PLANE42, SOLID45, PLANE82, SOLID92, SOLID95 и др. Модели пластичности, которые допускается сочетать с моделями ползучести в неявном методе: BISO, MISO, BKIN, NLISO,KINH/MKIN и др.

Примеры расчета ползучести

Расчет ползучести задается командой TB.

TB, CREEP, mat, ntemp, npts, TBOPT

Здесь:

o mat – это номер материала;

o ntemp –число температур, для которых будут заданы константы – характеристики ползучести (по умолчанию ntemp=1, максимальное значениеntemp для неявного метода 1000, а для явного 250);

• npts –число задаваемых констант для конкретной температуры (по умолчанию npts=12 для неявного метода и 72 для явного);
• TBOPT– опция выбора той или иной модели ползучести:

§ 0 (или пропуск) соответствует реализации явного метода расчета ползучести;

§ 1 – 13 соответствует реализации неявного метода расчета ползучести;

§ 100 означает пользовательский выбор модели ползучести.

1) При выборенеявного метода расчетазадается температура.Для этого используются командыTOFFST и TBTEMP, после чего с помощью команды TBDATA вводятся константы модели, соответствующие этой модели.

Например, при выборе модели временного упрочнения, используются константы материала

, , , ,

соответствующиетемпературе1200ᵒСсоответствующий код задания ползучести имеет следующий вид:

TB, CREEP, 1, 1, 4, 2
TOFFST, 273

TBTEMP, 900
TBDATA, 1, 5.71E-06, 5.39, 0.55, –270

А если выбрать модель деформационного упрочнения для трех значений температур, то можно использовать следующий код:

*SET,C11,(2.4720E-11),
*SET,C12,1.865,
*SET,C13,-0.044226,
*SET,C14,0.3
*
*SET,C21,(1.4733e-13),
*SET,C22,3.015,
*SET,C23,-0.023804,
*SET,C24,0.5
*
*SET,C31,(1.7525e-12),
*SET,C32,2.772,
*SET,C33,-0.032231,
*SET,C34,0.6
*
TB,CREEP,1,2,,1

TOFFST, 273
TBTEMP,700
TBDATA,1,C11,C12,C13,C14
TBTEMP,800
TBDATA,1,C21,C22,C23,C24
TBTEMP,900
TBDATA,1,C31,C32,C33,C34

2) При реализацииявного метода расчета ползучести для выбора расчетной модели используются константы С₁, С₁₂ и С₆₆. Например, при выборе модели деформационного упрочнения получим следующий код:

TB,CREEP,1

TBDATA,1,C1, C2, C3, C4,,1 !константы модели при C6=1

Зависимость констант моделей от температуры не предусмотрена явным методом. Однакотемпература T присутствует во всех моделях. Для задания температуры(а также параметра нейтронного излучения) используется команда BF, позволяющая задатьтемпературу в узле NODE (для всех выделенных узловконструкции установитеNODE=ALL) и команда BFE, задающая температуруэлемента конструкции (для всех выделенных элементов установитеNODE=ALL):

BF, Node, TEMP, T

BFE, Elem, TEMP, , T

3) При сочетании пластичности и ползучести возможны следующие варианты кода APDL:

а) билинейное изотропное упрочнениеиползучесть (BISO&CREEP)

MP,EX,1,20.0E5 ! константы упругостиMP,NUXY,1,0.3!TB,BISO,1 ! характеристики пластичностиTBDATA,1,9000,10000!TB,CREEP,1,,,2 ! характеристики ползучестиTBDATA,1,1.5625E-14,5.0,-0.5,0.0

б) полилинейноеизотропноеупрочнениеиползучесть (PLAS&CREEP)

MP,EX,1,20.0E5 ! константы упругостиMP,NUXY,1,0.3!TB,PLAS,,,,MISO ! полилинейное изотропное упрочнение TBPT,,0.00000,30000TBPT,,4.00E-3,32000TBPT,,8.10E-3,33800TBPT,,1.25E-2,35000TBPT,,2.18E-2,36500TBPT,,3.10E-2,38000TBPT,,4.05E-2,39000!TB,CREEP,1,,,2 ! характеристики ползучестиTBDATA,1,1.5625E-14,5.0,-0.5,0.0

в) нелинейное изотропное упрочнение и ползучесть (NLISO&CREEP)

MP,EX,1,20.0E5 ! константы упругостиMP,NUXY,1,0.3!TB,NLISO,1 ! характеристики пластичностиTBDATA,1,30000,100000,5200,172!TB,CREEP,1,,,2 ! характеристикиползучестиTBDATA,1,1.5625E-14,5.0,-0.5,0.0

г) билинейное кинематическое упрочнение и ползучесть (BKIN&CREEP)

MP,EX,1,1e7 ! константыупругостиMP,NUXY,1,0.32!TB,BKIN,1, ! характеристикипластичностиTBDATA,1,42000,1000!TB,CREEP,1,,,6 ! характеристикиползучестиTBDATA,1,7.4e-21,3.5,0,0,0,0

Вопросы и задачи для самостоятельного решения

· Построить мгновенные диаграммы деформирования для различных моментов времени (t = 25 мин, t = 50мин, t = 75 мин, t = 100мин) по диаграммам ползучести, изображенных на рис.1.2.3. Определить зависимость скорости ползучести от напряжения.

· Восстановить диаграмму ползучести при напряжении 120 МПа по серии мгновенных диаграмм деформирования, изображенных на рис.1.2.4.

Рис.1.2.3

Рис.1.2.4