Instrukcje online Walidacja oprogramowania

66x

004088

2023-09-28

Wybór ręczny

Nieliniowość materiału

Jeżeli w sekcji Dane podstawowe modelu aktywowano rozszerzenie Nieliniowa analiza zachowania materiału (wymagana licencja), na liście modeli materiałowych oprócz opcji 'Izotropowy dostępne są dalsze opcje do wyboru. | Linear Elastic' and 'Orthotropic | liniowo-sprężysty' dostępne są także inne opcje.

Modele materiałowe dla 'Nieliniowego zachowania materiału' Rozszerzenie

W przypadku korzystania z nieliniowych modeli materiałowych w programie RFEM zawsze przeprowadzane są obliczenia iteracyjne. W zależności od modelu materiałowego definiowana jest inna zależność między naprężeniami a odkształceniami.

Sztywność elementów skończonych jest dostosowywana w trakcie iteracji, aż do osiągnięcia zależności naprężenie-odkształcenie. Dopasowanie jest zawsze przeprowadzane dla całej powierzchni lub elementu bryłowego. Therefore, we recommend always using the Constant on mesh elements smoothing type when evaluating stresses.

Wygładzanie wyników

Niektóre modele materiałowe w programie RFEM są oznaczone jako 'plastyczne', inne jako 'nieliniowo-sprężyste'.

Jeżeli element konstrukcyjny z materiałem nieliniowo-sprężystym zostanie odciążony, odkształcenie powraca wzdłuż tej samej ścieżki. Po całkowitym odciążeniu odkształcenie zanika.

Wykres naprężenie-odkształcenie, nieliniowy wykres sprężysty

W przypadku elementu konstrukcyjnego z plastycznym modelem materiałowym odkształcenie występuje także po całkowitym odciążeniu.

Wykres naprężenie-odkształcenie, tworzywo sztuczne

Background information about nonlinear material models can be found in the technical article describing the Yield laws in isotropic nonlinear elastic material model.

Siły wewnętrzne w płytach z materiałem nieliniowym wynikają z całkowania numerycznego naprężeń po grubości płyty. To define the integration method for the thickness, select the Specify integration method option in the 'Edit Thickness' dialog box. Dostępne są następujące metody całkowania:

kwadratura Gaussa-Lobatto
metoda Simpsona
metoda trapezów

Zdefiniuj metodę całkowania dla grubości powierzchni

Ponadto można zadać 'Liczbę punktów całkowania' na grubości płyty w zakresie od 3 do 99.

Informacje

A theoretical explanation of the individual integration methods can be found in the Multilayer Surfaces online manual.

Izotropowy plastyczny (pręty)

W przypadku wybrania z listy rozwijanej "Model materiałowy" opcji Izotropowy | plastyczny (pręty) aktywowana zostaje zakładka do wprowadzania nieliniowych parametrów materiału.

Aktywacja nieliniowego modelu materiałowego

Zdefiniuj nieliniowe parametry materiałowe

W tej zakładce należy zdefiniować wykres naprężenie-odkształcenie. Dostępne są następujące opcje:

Informacje ogólne
Dwuliniowy
Wykres naprężenie-odkształcenie

If Basic is selected, RFEM uses a bilinear material model. Values from the material database are used for the modulus of elasticity E and the yield strength f_y For numerical reasons, the branch of the graph is not exactly horizontal, but has a small E_p slope.

If you want to change the values for yield strength and modulus of elasticity, activate the "User-defined material" check box in the 'Main' tab.

Aktywuj materiał zdefiniowany przez użytkownika

For a bilinear definition, you can also enter a value for E_p.

More complex relations between stress and strain can be defined by means of the "Stress-strain diagram". Po wybraniu tej opcji wyświetlana jest zakładka 'Wykres naprężenie-odkształcenie'.

Wprowadź zdefiniowany przez użytkownika wykres naprężenie-odkształcenie

W każdym wierszu tabeli należy zdefiniować punkt dla stosunku naprężenie-odkształcenie. Sposób, w jaki wykres będzie przebiegał za ostatnim punktem definicji, można wybrać z listy 'Koniec wykresu' pod wykresem:

Rozkład za ostatnim punktem definicji

W przypadku 'Przerwania', naprężenie po ostatnim punkcie definicji powraca do zera. 'Uplastycznienie' oznacza, że naprężenie pozostaje stałe wraz ze wzrostem odkształcenia. 'Ciągły' oznacza, że wykres jest kontynuowany z nachyleniem z ostatniego przekroju.

Informacje

W tym modelu materiałowym wykres naprężenie-odkształcenie odnosi się do naprężenia podłużnego σ_x. W tym modelu materiałowym nie można uwzględnić różnych granic plastyczności dla rozciągania i ściskania.

Izotropowy plastyczny (powierzchnie/bryły)

When selecting the "Isotropic | Plastic (Surfaces/Solids)" entry in the 'Material model' drop-down list, the tab for entering nonlinear material parameters is enabled.

Wybierz model z tworzywa sztucznego

Wählen Sie zunächst die 'Spannungsversagenshypothese' aus. Zur Auswahl stehen diese Hypothesen:

Najpierw należy wybrać 'Naprężeniową hipotezę zniszczenia'. Do wyboru są następujące hipotezy:

von Mises (kryterium uplastycznienia von Mises'a)

Tresca (kryterium uplastycznienia Tresca)

Drucker-Prager

Mohr-Coulomb

Zdefiniuj hipotezę uszkodzenia naprężeniowego

When selecting "von Mises", the following stress is used in the stress-strain diagram:

Powierzchnie:

$σ_{v} = \sqrt{σ_{x}^{2} + σ_{y}^{2} - σ_{x} σ_{y} + 3 (τ_{x y}^{2})}$

Naprężenia równoważne z naprężeń podstawowych według von Misesa

Bryły:

$σ_{v, Mises} = \sqrt{σ_{x}^{2} + σ_{y}^{2} + σ_{z}^{2} - σ_{x} σ_{y} - σ_{x} σ_{z} - σ_{y} σ_{z} + 3 (τ_{x y}^{2} + τ_{x z}^{2} + τ_{y z}^{2})}$

Naprężenie równoważne σ_v,Mises z naprężeń podstawowych

$σ_{v, Mises} = \sqrt{\frac{1}{2} [(σ_{1} - σ_{2})^{2} + (σ_{1} - σ_{3})^{2} + (σ_{2} - σ_{3})^{2}]}$

Naprężenie równoważne σ_{v, Mises} z naprężeń głównych

According to the "Tresca" hypothesis, the following stress is used:

Powierzchnie:

$σ_{v} = \sqrt{(^{σ_{x} - σ_{y}) 2} + 4 {τ_{x y}}^{2}}$

Naprężenie równoważne według Tresca

Bryły:

$σ_{v, Tresca} = max (|σ_{1} - σ_{2}); |σ_{2} - σ_{3}); |σ_{3} - σ_{1}))|||$

Naprężenie równoważne σ_{v, Tresca}

According to the "Drucker-Prager" hypothesis, the following stress is used for surfaces and solids:

$σ_{v} = \frac{m - 1}{2} (σ_{1} + σ_{2} + σ_{3}) + \frac{m + 1}{2} \sqrt{\frac{1}{2} [(^{σ_{1} - σ_{2}) 2} + (^{σ_{2} - σ_{3}) 2} + (^{σ_{3} - σ_{1}) 2})]}$

$m = \frac{σ_{c}}{σ_{t}}$

σ_C Naprężenie graniczne przy ściskaniu

σ_t Naprężenie graniczne dla rozciągania

Kryterium wydajności według Druckera-Pragera

According to the "Mohr-Coulomb" hypothesis, the following stress is used for surfaces and solids:

$σ_{v} = \frac{m + 1}{2} m a x \{|σ_{1} - σ_{2}) + K (σ_{1} + σ_{2}), |σ_{2} - σ_{3}) + K (σ_{2} + σ_{3}), |σ_{3} - σ_{1}) + K (σ_{3} + σ_{1})|||)\}$

$K = \frac{m - 1}{m + 1}$

$m = \frac{σ_{c}}{σ_{t}}$

Mohr-Coulomb

Izotropowy nieliniowy sprężysty (pręty)

The functionality largely corresponds to that of the isotropic plastic (members) material model. Różnica polega na tym, że po odciążeniu znika odkształcenie plastyczne.

Izotropowy nieliniowy sprężysty (powierzchnie/bryły)

The functionality largely corresponds to that of the isotropic plastic (surfaces/solids) material model. Różnica polega na tym, że po odciążeniu znika odkształcenie plastyczne.

Uszkodzenie izotropowe (powierzchnie/bryły)

W przeciwieństwie do innych modeli materiałowych, wykres naprężenie-odkształcenie dla tego modelu materiałowego nie jest antymetryczny względem początku. W ten sposób za pomocą tego modelu materiałowego można wyświetlić, na przykład, zachowanie betonu zbrojonego włóknami stalowymi. Find detailed information about modeling steel fiber-reinforced concrete in the technical article about Determining the material properties of steel-fiber-reinforced concrete.

Model materiałowy „Izotropowy | Uszkodzenia"

W tym modelu materiału sztywność izotropowa jest redukowana za pomocą skalarnego parametru uszkodzenia. Ten parametr uszkodzenia wyznaczany jest z krzywej naprężeń określonej na wykresie. Nie uwzględnia się kierunku naprężeń głównych. Zamiast tego uszkodzenie występuje w kierunku odkształcenia zastępczego, które obejmuje również trzeci kierunek prostopadły do płaszczyzny. Obszary rozciągania i ściskania tensora naprężeń są traktowane oddzielnie. W każdym przypadku obowiązują inne parametry uszkodzenia.

"Wielkość elementu odniesienia" określa, w jaki sposób odkształcenie w obszarze rys jest skalowane do długości elementu. Przy domyślnej wartości zero skalowanie nie jest wykonywane. Pozwala to na realistyczne modelowanie zachowania materiałowego betonu zbrojonego włóknami stalowymi.

Find more information about the theoretical background of the 'Isotropic Damage' material model in the technical article describing the [https://www.dlubal.com/en/support-and-learning/support/knowledge-base/001461 Nonlinear Material Model Damage.

Ortotropowy plastyczny (powierzchnie)/Ortotropowy plastyczny (bryły)

Model materiałowy według "Tsai-Wu" łączy właściwości plastyczne i ortotropowe. This allows for special modeling of materials with anisotropic characteristics, such as fiber-reinforced plastics or timber.

Podczas uplastycznienia materiału naprężenia pozostają stałe. Zachodzi redystrybucja w zależności od sztywności występującej w poszczególnych kierunkach.

BILD

BILD

The elastic area corresponds to the Orthotropic material model. The following yielding condition according to Tsai-Wu applies to the plastic zone:

Powierzchnie (2D):

FORMEL

Bryły (3D):

FORMEL

Wszystkie wytrzymałości należy zdefiniować jako dodatnie.

Warunek plastyczności można wyobrazić sobie jako powierzchnię w kształcie elipsy w sześciowymiarowej przestrzeni naprężeń. Jeżeli jedna z trzech składowych naprężenia zostanie przyłożona jako stała wartość, powierzchnię tę można rzutować na trójwymiarową przestrzeń naprężeń.

If the value for f_y(σ) according to the Tsai-Wu equation, plane stress condition, is smaller than 1, the stresses are in the elastic zone. The plastic zone is reached as soon as f_y(σ) = 1. Values higher than 1 are not allowed. The model behavior is ideal-plastic, which means there is no stiffening.

Nadrzędny przekrój

Nieliniowość

σ_C	Naprężenie graniczne przy ściskaniu
σ_t	Naprężenie graniczne dla rozciągania