3.4. Неявный метод расчета ползучести

Неявный метод реализуется с помощью команды TBOPT. Здесь доступны следующие модели ползучести (их краткое описание приведено в таблице 2):

• Модель деформационного упрочнения описывает первую стадию ползучести (неустановившаяся ползучесть) и реализуется при TBOPT=1

.

• Модель временного упрочнения I описывает первую стадию ползучести и реализуется при TBOPT=2

.

• Обобщенная модель экспоненциального упрочнения описывает первую стадию ползучести и реализуется при TBOPT=3

, .

• Обобщенная модель Грэма описывает первую стадию ползучести и реализуется при TBOPT=4

.

• Обобщенная модель Блэкбурна описывает первую стадию ползучести и реализуется при TBOPT=5

, .

• Модифицированная модель временного упрочнения описывает первую стадию ползучести и реализуется при TBOPT=6

.

• Модифицированная модель деформационного упрочнения описывает первую стадию ползучести и реализуется при TBOPT=7

.

• Обобщенная модель Гарофало описывает вторую стадию ползучести и реализуется при TBOPT=8

.

• Экспоненциальный закон описывает вторую стадию ползучести и реализуется при TBOPT=9

.

• Закон Нортона описывает вторую стадию ползучести и реализуется при TBOPT=10

.

• Модель временного упрочнения II описывает первую и вторую стадии ползучести и реализуется при TBOPT=11

.

• Полиномиальная модель

,

где

, , , .

описывает первую и вторую стадии ползучести и реализуется при TBOPT=12.

• Обобщенная модель временного упрочнения описывает первую стадии ползучести и реализуется при TBOPT=13

,

, .

Таблица 3.1.2

Модель ползучести	Стадия	TBOPT
Деформационное упрочнение	1	1
Временное упрочнение I	1	2
Обобщенное экспоненциальное упрочнение	1	3
Обобщенная модель Грэма	1	4
Обобщенная модель Блэкбурна	1	5
Модифицированная модель временного упрочнения	1	6
Модифицированная модель деформационного упрочнения	1	7
Обобщенная модель Гарофало	2	8
Экспоненциальный закон	2	9
Закон Нортона	2	10
Модель временного упрочнения II	1, 2	11
Полиномиальная модель	1, 2	12
Обобщенная модель временного упрочнения	1	13

Типы элементов, которые поддерживают неявный метод расчета ползучести: PLANE42, SOLID45, PLANE82, SOLID92, SOLID95 и др. Модели пластичности, которые допускается сочетать с моделями ползучести в неявном методе: BISO, MISO, BKIN, NLISO, KINH/MKIN и др.

3.5. Примеры расчета ползучести

Расчет ползучести задается командой TB.

TB, CREEP, mat, ntemp, npts, TBOPT

Здесь:

• mat – это номер материала;

• ntemp – число температур, для которых будут заданы константы – характеристики ползучести (по умолчанию ntemp=1, максимальное значение ntemp для неявного метода 1000, а для явного 250);

• npts – число задаваемых констант для конкретной температуры (по умолчанию npts=12 для неявного метода и 72 для явного);

• TBOPT– опция выбора той или иной модели ползучести:

• 0 (или пропуск) соответствует реализации явного метода расчета ползучести;

• 1 – 13 соответствует реализации неявного метода расчета ползучести;

• 100 означает пользовательский выбор модели ползучести.

1) При выборе неявного метода расчета задается температура. Для этого используются команды TOFFST и TBTEMP, после чего с помощью команды TBDATA вводятся константы модели, соответствующие этой модели.

Например, при выборе модели временного упрочнения, используются константы материала

, , , ,

соответствующие температуре 1200ᵒС соответствующий код задания ползучести имеет следующий вид:

TB, CREEP, 1, 1, 4, 2  TOFFST, 273

TBTEMP, 900  TBDATA, 1, 5.71E-06, 5.39, 0.55, –270

А если выбрать модель деформационного упрочнения для трех значений температур, то можно использовать следующий код:

*SET,C11,(2.4720E-11), *SET,C12,1.865, *SET,C13,-0.044226, *SET,C14,0.3 * *SET,C21,(1.4733e-13), *SET,C22,3.015, *SET,C23,-0.023804, *SET,C24,0.5 * *SET,C31,(1.7525e-12), *SET,C32,2.772, *SET,C33,-0.032231, *SET,C34,0.6 * TB,CREEP,1,2,,1

TOFFST, 273 TBTEMP,700  TBDATA,1,C11,C12,C13,C14 TBTEMP,800  TBDATA,1,C21,C22,C23,C24 TBTEMP,900  TBDATA,1,C31,C32,C33,C34

2) При реализации явного метода расчета ползучести для выбора расчетной модели используются константы С₁, С₁₂ и С₆₆. Например, при выборе модели деформационного упрочнения получим следующий код:

TB,CREEP,1

TBDATA, 1, C1, C2, C3, C4, , 1 !константы модели при C6=1

Зависимость констант моделей от температуры не предусмотрена явным методом. Однако температура T присутствует во всех моделях. Для задания температуры (а также параметра нейтронного излучения) используется команда BF, позволяющая задать температуру в узле NODE (для всех выделенных узлов конструкции установите NODE=ALL) и команда BFE, задающая температуру элемента конструкции (для всех выделенных элементов установите NODE=ALL):

BF, Node, TEMP, T

BFE, Elem, TEMP, , T

3) При сочетании пластичности и ползучести возможны следующие варианты кода APDL:

а) билинейное изотропное упрочнение и ползучесть (BISO & CREEP)

MP,EX,1,20.0E5 ! константы упругости

MP,NUXY,1,0.3

!

TB,BISO,1 ! характеристики пластичности

TBDATA,1,9000,10000

!

TB,CREEP,1,,,2 ! характеристики ползучести

TBDATA,1,1.5625E-14,5.0,-0.5,0.0

б) полилинейное изотропное упрочнение и ползучесть (PLAS & CREEP)

MP,EX,1,20.0E5 ! константы упругости

MP,NUXY,1,0.3

!

TB,PLAS,,,,MISO ! полилинейное изотропное упрочнение

TBPT,,0.00000,30000

TBPT,,4.00E-3,32000

TBPT,,8.10E-3,33800

TBPT,,1.25E-2,35000

TBPT,,2.18E-2,36500

TBPT,,3.10E-2,38000

TBPT,,4.05E-2,39000

!

TB,CREEP,1,,,2 ! характеристики ползучести

TBDATA,1,1.5625E-14,5.0,-0.5,0.0

в) нелинейное изотропное упрочнение и ползучесть (NLISO & CREEP)

MP,EX,1,20.0E5 ! константы упругости

MP,NUXY,1,0.3

!

TB,NLISO,1 ! характеристики пластичности

TBDATA,1,30000,100000,5200,172

!

TB,CREEP,1,,,2 ! характеристики ползучести

TBDATA,1,1.5625E-14,5.0,-0.5,0.0

г) билинейное кинематическое упрочнение и ползучесть (BKIN & CREEP)

MP,EX,1,1e7 ! константы упругости

MP,NUXY,1,0.32

!

TB,BKIN,1, ! характеристики пластичности

TBDATA,1,42000,1000

!

TB,CREEP,1,,,6 ! характеристики ползучести

TBDATA,1,7.4e-21,3.5,0,0,0,0

Вопросы и задачи для самостоятельного решения

• Построить мгновенные диаграммы деформирования для различных моментов времени (t = 25 мин, t = 50 мин, t = 75 мин, t = 100 мин) по диаграммам ползучести, изображенных на рис.1.2.3. Определить зависимость скорости ползучести от напряжения.

• Восстановить диаграмму ползучести при напряжении 120 МПа по серии мгновенных диаграмм деформирования, изображенных на рис.1.2.4.

Рис.1.2.3

Рис.1.2.4

1