Abaqus 金属材料(6) - 金属塑性- 完全塑性与各向同性硬化
Abaqus 中的塑性材料模型中包含有多种硬化模型，用于描述材料发生屈服后的应力-应变行为。
在Abaqus中，有以下几种不同的硬化模型可用：1）完全塑性或理想塑性（无硬化）；2）各向同性硬化；3）线性随动硬化；4）多线性随动硬化；5）非线性组合各向同性/随动硬化；6）Jonhson-Cook各向同性硬化。
本文介绍完全塑性与各向同性硬化。
1. 硬化模型
1.1 完全塑性
在完全塑性中，金属的屈服函数f 并不随着金属积累的塑性应变而变化。
应用场景：1）缺少塑性段材料参数；2）设计产品在实际工况中，不允许出现塑性变形，此时使用完全塑性硬化模型。
在 Abaqus中，完全塑性的定义非常简单，仅需提供一个金属屈服应力𝜎0。
1.2 各向同性硬化
各向同性硬化意味着屈服面在所有方向上均匀变化，因此当发生塑性变形时，所有应力方向的屈服应力都会增加（或减少）。
如图所示，相对于初始屈服面，后继屈服面在各个方向上同等变化。对于各向同性硬化，当卸载后反向加载时，。
在 Abaqus 中定义各向同性硬化时，提供真实应力与真实应变数据对
。
“Extrapolation”项用于定义最后一个数据点之后的材料行为。默认情况下，假设在最后一个数据点之后没有加工硬化。也可以指定为线性外推 (Linear)。该选项在 Abaqus/CAE 2024 版本提供。
1.3 示例：完全塑性与各向同性硬化
材料屈服强度为 250 MPa。对带孔平板左端固定，右端线性加载 250 MPa。
当 t=0.4时，由PPEQ云图可知在载荷作用下，孔的上下侧已进入屈服。由于完全塑性模型在屈服后无硬化，材料刚度相较于各向同性硬化要小，因此塑性变形稍大。
当 t=0.9时，随着塑性应变的增大，使用各向同性硬化模型时，Mises 应力也增大，但完全塑性模型中，Mises 应力一直保持着 250 MPa。
随着外载荷的增大，完全塑性模型计算失败，各向同性硬化模型成功计算。由各向同性硬化模型计算结果可知，此时等效塑性应变达到 18.45%。因此，当在预计会有大的塑性变形的模型中，不要使用完全塑性模型。另外如果使用各向同性硬化模型计算失败时，应当检查结果中的最大 Mises 应力是否已远超过塑性材料参数中定义的最大应力。
