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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 仿真模拟 » ANSYS & ABAQUS » 请各位看看我的命令流，为何计算得到的残余应力完全不正确？
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demons1993

新虫 (初入文坛)

[求助] 请各位看看我的命令流，为何计算得到的残余应力完全不正确？ 已有1人参与

我想通过ANSYS模拟带圆孔平板试件的反复加卸载过程，并获得某一级荷载卸载之后的残余应力分布图。根据荷载步文件法编写了如下命令流，但计算结果貌似完全不正确。以某一级荷载卸载之后的应力分布图为例（如图所示），缺陷处的应力最大值与没卸载之前相差不大，而且缺陷形状从圆形变成了矩形，观察卸载过程中的应力变化，发现应力最大值总是先减小后增大。一直找不到问题所在很是困扰，请各位能够不吝赐教，指出问题所在，谢谢！
/PREP7  
ET, 1, PLANE183
KEYOPT,1,3,3
R,1,4
MP,EX,1,206000
MP,PRXY,1,0.28
TB,KINH,1,1,11
TBTEMP,0
TBPT, ,0.00194,399.64
TBPT, ,0.01111,400   
TBPT, ,0.01268,420   
TBPT, ,0.01668,440   
TBPT, ,0.02146,460   
TBPT, ,0.02726,480   
TBPT, ,0.03467,500   
TBPT, ,0.04487,520   
TBPT, ,0.06138,540   
TBPT, ,0.11673,560   
TBPT, ,0.15646,560
RECTNG,0,130,0,30  
CYL4,65,15,2
ASBA,1,2
SMRT,1  
MSHAPE,0,2D
MSHKEY,0
AMESH,ALL
FINISH
/SOLU
ANTYPE,0
DL,4, ,ALL
OUTRES,ALL,ALL
PRED,ON, ,ON
LNSRCH,1
AUTOTS,1
NSUBST,10
TIME,1
SFL,2,PRES,-41.6667
LSWRITE,1
TIME,2
SFL,2,PRES,0
LSWRITE,2
TIME,3
SFL,2,PRES,-83.3333
LSWRITE,3
TIME,4
SFL,2,PRES,0
LSWRITE,4
TIME,5
SFL,2,PRES,-125
LSWRITE,5
TIME,6
SFL,2,PRES,0
LSWRITE,6
TIME,7
SFL,2,PRES,-166.6667
LSWRITE,7
TIME,8
SFL,2,PRES,0
LSWRITE,8
TIME,9
SFL,2,PRES,-208.3333
LSWRITE,9
TIME,10
SFL,2,PRES,0
LSWRITE,10
TIME,11
SFL,2,PRES,-250
LSWRITE,11
TIME,12
SFL,2,PRES,0
LSWRITE,12
TIME,13
SFL,2,PRES,-291.6667
LSWRITE,13
TIME,14
SFL,2,PRES,0
LSWRITE,14
TIME,15
SFL,2,PRES,-333.3333
LSWRITE,15
TIME,16
SFL,2,PRES,0
LSWRITE,16
TIME,17
SFL,2,PRES,-375
LSWRITE,17
TIME,18
SFL,2,PRES,0
LSWRITE,18
TIME,19
SFL,2,PRES,-416.6667
LSWRITE,19
TIME,20
SFL,2,PRES,0
LSWRITE,20
TIME,21
SFL,2,PRES,-458.3333
LSWRITE,21
TIME,22
SFL,2,PRES,0
LSWRITE,22
CNVTOL,F, ,0.02,2
LSSOLVE,1,22
FINISH
/POST1
SET, , ,1, ,16
PLNSOL,S,EQV,0,1.0
FINISH

请各位看看我的命令流，为何计算得到的残余应力完全不正确？
卸载后的等效应力分布图
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1楼 2015-09-03 15:15:53
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shgao20

专家顾问 (职业作家)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
demons1993: 金币+12, ★★★很有帮助 2015-09-04 19:21:25
1  卸载前后应力的变化，与材料进入塑性的程度有关。如果材料已经 "深入" 到塑性阶段，卸载时应力一般是不会下降到弹性情况的。
2  你显示的应力云图，圆孔几乎成了矩形，估计是你选择的显示比例不对，将显示比例改为 TRUE Scale，应该就不会了。或者在显示结果之前先执行命令：
       /DSCALE,ALL,1.0
    然后在显示结果云图。
3  另外，你的材料非线性数据，在弹性部分之后，紧接着一小段近似为理想塑性了：
      TBPT, ,0.00194,399.64
      TBPT, ,0.01111,400         !  应力 400 与 399.64 几乎相同，类似理想塑性
    这可能有些不太合理。
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2楼2015-09-03 17:39:25
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demons1993

新虫 (初入文坛)
引用回帖:
2楼: Originally posted by shgao20 at 2015-09-03 17:39:25
1  卸载前后应力的变化，与材料进入塑性的程度有关。如果材料已经 "深入" 到塑性阶段，卸载时应力一般是不会下降到弹性情况的。
2  你显示的应力云图，圆孔几乎成了矩形，估计是你选择的显示比例不对，将 ...

首先感谢您的回答，您所说的第二点解决了圆孔变成矩形的问题，另外我也考虑过将屈服平台简化为一条水平线对计算结果是否会有影响，于是我将塑性阶段的应力应变曲线简化为两段斜率不同的直线（只用了0.00194,399.64；0.03467,500；0.15646,560三个数据），但对于计算结果我还是有两点疑问（部分应力应变数据我已列表给出）：
1.应该来说，40KN作用下材料塑性变形刚开始发展，因此，卸载前后应力相差不大是否合理？
2.从表中可以看出，卸载后的弹性应变并不为零（约等于屈服应变），这是否合理，是否会影响计算结果的正确性？
请各位看看我的命令流，为何计算得到的残余应力完全不正确？-1
部分应力应变数据
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3楼2015-09-03 20:39:06
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demons1993

新虫 (初入文坛)
最后，烦请能否告知我的计算方法有无原则性错误，谢谢
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4楼2015-09-03 22:09:03
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shgao20

专家顾问 (职业作家)

【答案】应助回帖

1  弹塑性分析是一种非线性分析，非线性分析的一个特点就是结果是路径相关的，因此，不同的加载-卸载过程，其结果未必有明显的规律。你的做法没有明显的原则性问题，应该说基本是合理的。
2  材料刚刚进入塑性然后卸载，其卸载前后应力的差别要看具体情况，相差不大也是可能的。
3  材料进入塑性，然后卸载，弹性应变一般不会恢复为零，否则就不会有残余变形和残余应力了。
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5楼2015-09-04 09:30:01
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demons1993

新虫 (初入文坛)
引用回帖:
5楼: Originally posted by shgao20 at 2015-09-04 09:30:01
1  弹塑性分析是一种非线性分析，非线性分析的一个特点就是结果是路径相关的，因此，不同的加载-卸载过程，其结果未必有明显的规律。你的做法没有明显的原则性问题，应该说基本是合理的。
2  材料刚刚进入塑性然后 ...

我搜索了一下对残余应力的定义是“金属在外力作用下的变形是不均匀的,有的部位变形量大,而有的部位小,它们相互之间又是互相牵连在一起的整体,这样在变形量不同的各部位之间就出现了一定的弹性应力，就是所谓的残余应力”，这是否可以说明残余应力是弹性应变引起的？
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6楼2015-09-04 10:05:06
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shgao20

专家顾问 (职业作家)
不知道你在哪里看到的这个解释？
  我认为这个解释是不正确的。残余应力应该是外部因素在结构中造成应力，外部因素消除后，仍有一定的应力存在，才可以称为 "残余" 应力。如果是外力造成的弹性应力，当载荷消除后，结构应该回复原状，不会有残余应力否则就不是弹性应力了。只有当结构在外力作用下进入了塑性状态，在外力消除后，变形不能完全消除，才会有残余应力。
  如果按照你看到的解释，讲的是在外力作用时结构中产生应力，而不是外力消除后的情况，这与 "残余" 有什么关系呢？
  给你看一些关于残余应力的解释吧，均引自网络：
     "残留应力（ResidualStress）：构件在制造过程中，将受到来自各种工艺等因素的作用与影响；当这些因素消失之后，若构件所受到的上述作用与影响 (变形、应力等) 不能随之而完全消失，仍有部分作用与影响残留在构件内。这种残留的作用与影响，也称残余应力。"

    "外界因素 (如载荷、温度)超过一定范围时，构件内的应力超过弹性极限，因而使构件产生了塑性变形；外界因素消除后，构件内仍残存着应力；此应力称为残余应力。如热加工(铸造、锻压、焊接)过程中，由于工件受热程度不同、冷却速度不同、变形不同，都会使工件内产生不同程度的残余应力。残余应力过大，会使工件的变形过大，甚至使工件断裂。常用退火、回火、时效等消除残余应力。与残余应力相应的应变，称为残余应变(residual strain)。系由分子的立体构型未来得及平衡造成的。该应变对工件会有不利影响，制件生产中应尽量避免。"

    "Q:什么是残余应力？残余应力是什么意思？  残余应力是衡量零件质量的重要指标之一，也是学习的一个难点。 用能量作功的方法可以加深对残余应力的认识：外力使零件变形，其中引起塑性变形的外力作的功以零件内部材料变形而存贮在零件内。当外力消除以后，应力不均匀的能量要施放出来，引起了零件缓慢地变形，即残余应力作功，使原有加工精度逐渐丧失，直到能量全部施放出来为止，变形结束。尤其在仪器生产中，残余应力可能使整台仪器丧失精度而成为废品。应当了解残余应力的“缓释”特点，熟悉残余应力产生原因，掌握减小和消除残余应力的技术手段。  残余应力的产生  在机械制造中，各种工艺过程往往都会产生残余应力。但是，如果从本质上讲，产生残余应力的原因可以归结为：  1.不均匀的塑性变形； 2.不均匀的温度变化； 3.不均匀的相变。  残余应力的作用  机械零部件和大型机械构件中的残余应力对其疲劳强度、抗应力腐蚀能力、尺寸稳定性和使用寿命有着十分重要的影响。 (shenmi shi.cn 收集) "

    "残余应力是指在没有对物体施加外力时，物体内部存在的保持自相平衡的应力系统。它是固有应力或内应力的一种。  各种机械加工工艺如铸造、切削、焊接、热处理、装配等都会产生不同程度残余应力。"

    "机械加工引起的残余应力：
    这是金属构件在加工中最易产生的残余应力。当施加外力时，物体的一部分出现塑性变形，卸载后，塑性变形部分，限制了与其相邻部分变形的恢复，因而出现了残余应力。"
    等等。
    注意：残余应力都是针对外部因素作用下结构中产生应力，外部因素消除后，结构中仍有应力而言的，所以称之为 "残余" 应力。而不是讨论外部因素存在时结构中的应力问题。
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7楼2015-09-05 09:25:52
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