Abaqus 金属材料(5) - 金属塑性-材料参数标定

上文

《Abaqus 金属材料(4) - 金属塑性-真实应变与真实应力》

中有提到在 Abaqus 中定义塑性材料参数时，必须使用真实应力与真实塑性应变。从工程应力（应变）转换为真实应力（应变）的转换公式不算复杂。如果你仍觉得使用转换公式手动转换比较麻烦，不妨使用 Abaqus 中自带的材料标定 (Calibrations) 功能进行转换，它还可以将转换后的材料参数直接映射到已定义的空材料。下面详细介绍该方法。

1. Abaqus 材料参数标定

 

假设已有以上实验测试获得的工程应力与工程应变数据对，将其转换为真实应力与真实应变。具体步骤如下：

1. 创建一个空的材料“Material-1”，不定义任何材料参数。

2. 创建材料参数标定集“Calibrations-1”。

3. 创建工程应力与工程应变数据集 (Data Set)

1）在模型树节点“Calibration-1”下，右键【Data Sets】，点击【Create】；

2）选择【Import Data Set…】；

3）选择包含应力与应变数据对的 txt 文件；

4）数据集类型选择【Stress/Strain】，此处还可以根据实际测试数据，选择【Force/Displacement】或【Axial strain/Transverse strain】；

5）根据自己定义数据的顺序，输入哪一列是应变，哪一列是应力；

6）数据集形式选择【Nominal(Engineering)】，即表示该数据集是工程应力与工程应变。

7）设置完成后，Abaqus 自动创建离散 XY 图。

4. 转换为真实应力与真实应变。

1）右键【DataSet-1】，点击【Process…】；

2）选择【Convert】，进行数据转换操作；

3）选择【True Form】，将数据由工程数据转换为真实数据，并将转换后的数据集命名为“True”。也可以将真实数据转换为工程数据。

4）数据转换后，Abaqus 自动创建应力-应变曲线图。

5. 材料参数标定。

1）右键【Behaviors】，点击【Create…】；

2）选择需要标定的材料参数的行为，此处选择各向同性弹塑性【Elastic Plastic Isotropic】；

3）选择真实数据集“True”；

4）直接输入第一个非零点坐标，用于定义屈服点。也可以在图中点选。

5）选择屈服点后，软件自动计算杨氏模量；

6）可以通过滑块来定义屈服后的数据点的数量，最小是2个。数据点越多，对于测试数据的拟合程度越高。

7）定义泊松比 0.3。如果有泊松比的测试数据，也可以通过数据集来定义。

8）选择前面创建的空材料“Material-1”；

9）定义完成后，会有提示已将标定的参数映射给空材料“Materail-1”。

6. 材料检查。

重新打开“Material-1”材料，可以看到标定的材料参数，已完全映射到线性弹性和塑性材料模型。

2. 数据对比

如下图所示，在小应变时，工程数据与真实数据是非常接近的。但是随着应变的增大，工程数据与真实数据的差值越来越大。因此，小应变分析时可以使用工程数据，但对于如塑性变形的大应变分析，需要使用真实数据。