Abaqus-聚碳酸酯冷拉有限元模拟

研究不同的材料模型如何影响拉伸试验的响应：

• 聚碳酸酯材料的拉伸响应

• 力-位移曲线

• 颈缩的出现

  
  

冷拉试验过程中颈缩数据

下图显示了拉伸实验中的颈缩形成和生长。这种类型的变形响应是所有经历缩颈的玻璃状聚合物的特征。

图 2.聚碳酸酯拉伸试验的实验图像

材料模型

        为了对冷拉过程进行有限元仿真，需要一个精确的材料模型来捕获聚碳酸酯的非线性粘塑性响应。在这种情况下，使用了来自Mulliken和Boyce的论文实验数据[J. Appl. Mechanics，2008，Vol. 75]。选择这种特定的粘塑性材料模型的主要原因是它包含一个屈服演变特征，可以准确地预测屈服后的应力软化过程。

缩颈被定义为在变形过程中试样区域的横截面的局部减少（见上图2）。确定是否会发生这种情况的两种常见方法是：（1）工程应力 - 应变图中是否存在峰值;（2）使用拉伸真实应变的图形构造。为模拟颈缩现象，研究人员在有限元网格中引入了节点"缺陷"，以促进颈部从明确定义的位置开始。本研究与 FE 研究 1 完全相同，只是我将右侧的一行节点移位了样本宽度的 0.5% 的距离（见下图）。正如预期的那样，在这种情况下，颈部从引入的几何缺陷的位置开始。由于这个位置远离样品的肩部，我们可以清楚地看到颈部最初在45°方向上形成剪切带。预测的力-位移响应与 FE 研究 1 的结果相同，表明节点缺陷足够小，不会改变 FE 结果。引入节点缺陷对于强制颈部从特定位置开始很有用，但在有限元仿真中，颈部形成不是必需的。

通过研究可以总结：

• 有限元分析（FEA）是一个非常有用的工具，用于对热塑性塑料的拉伸和颈缩

• 行为进行研究。

• 数字图像关联（DIC）是执行拉伸实验时非常有用的工具。

• 并不总是需要引入几何缺陷才能在有限元分析中获得颈缩。

• 材料模型和试样几何形状共同控制着缩颈和拉伸行为。

• 将力-位移数据从拉伸实验转换为材料模型更加困难。