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形状记忆合金的单轴载荷

本例执行三个研究,来演示镍钛合金块在承受单轴拉伸-压缩载荷时的属性。

第一个参数化研究显示不同温度下的伪弹性效应。第二个研究中添加了一个部分加载-卸载循环。最后,第三个研究显示在低温加载循环后使温度上升,这种情况下发生的形状记忆效应。

压力容器中温度相关的塑性

此例演示如何在“非线性结构材料模块”中使用温度相关的材料。 一个大容器内装有加压热水,压力容器上连接了几根管。在需要紧急冷却的情况下,这些管可以快速输送冷水。压力容器由碳钢制成,内部包层为不锈钢。在温度快速瞬变的情况下,材料之间的热膨胀属性差异会产生较高的应力。

凹模成型

模具成形是一种广泛应用的钣金成形制造工艺。工件(通常是金属片)通过成形和拉延工艺经塑性变形永久性地在模具周围重新成形。 可以执行仿真来避免出现裂缝、破裂、褶皱、过薄及拉伸现象。仿真还有助于估计和解决回弹现象,即:成形工艺完成并且成形工具移除后,工件立即发生弹性应力松弛,趋于部分恢复其原始形状。 回弹会导致成形毛坯出现意外的翘曲变形。为了应对这种影响,可以将金属片过度弯曲。制造模具、凸模和压边圈时必须考虑这一影响。在模型中,通过类似形状的冲头将扁平金属片压到弯曲模具上。模拟了成形和回弹现象。 从仿真的角度来看,由于接触、大应变塑性和几何非线性,这是一个强非线性问题。

焊点的粘塑性蠕变

此示例使用 Anand 粘塑性模型研究焊点在热负荷作用下的粘塑性蠕变,适用于大幅度各向同性粘塑性变形与小幅度弹性变形同时存在的情况。 几何结构包含两个电子元件(芯片),这些电子元件通过多个焊球接头安装在电路板上。经过大约 40 s 的热负荷作用后,出现明显的塑性流动。

弹簧钩

弹簧钩类型的紧固件通常是一个钩插入凹槽,常用于汽车制造业;例如,用于汽车的控制面板等。为得到钩插入和弹出时所需力的大小,本例求解了一个非线性结构力学问题,其中涉及大变形及弹性体与弹塑性体之间的接触。

动脉壁粘弹性

各向异性超弹性材料用于为动脉壁中的胶原软组织建模。“动脉壁力学”模型描述基于 Holzapfel-Gasser-Ogden 超弹性材料模型的一段动脉。该示例研究动脉的动态特性,尤其是通过向超弹性材料添加五个分支粘弹性特征计算了粘弹性响应。

组合弹塑性和蠕变材料模型

介绍如何结合蠕变和弹塑性等不同类型的材料非线性。在这个特定示例中,您将对非比例载荷下的厚圆柱执行应力和非线性应变分析:初始温度上升,随后在圆柱内表面上施加脉动压力。 这种载荷工况涉及两种不同的非线性材料特性:弹塑性和蠕变。塑性特性是在温度上升和压力方向快速变化的过程中引入的。蠕变特性是在对管道施加足够长时间的恒定压力载荷后产生的。 原始模型是 Selected Benchmarks For Material Non-Linearity 中描述的 NAFEMS 基准模型。将 COMSOL Multiphysics 解与参考数据进行了比较。

Lemaitre-Chaboche 粘塑性模型

大多数金属和合金在高温下会发生粘塑性变形。在循环荷载的情况下,为了描述棘轮、循环软化或硬化,以及应力松弛等效应,需要使用本构定律及等向强化和随动强化。

示例演示如何将 Lemaitre-Chaboche 粘塑性本构定律实现为各向同性硬化和非线性随动硬化的组合。这种粘塑性模型通常用于增材制造、激光焊接、激光切割以及高温金属与合金热处理等领域。

杯形件的粉末压实

通过压制金属粉末形成机械组件是粉末冶金的一个关键方面。在此示例中,分析了压实铝粉末形成轴对称杯形件的过程,还分析了金属粉末与模具之间的摩擦。在模拟多孔塑性时,将 Fleck-Kuhn-McMeeking (FKM) 模型与 Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN) 模型相结合,可涵盖范围更大的孔隙率值。

多项式超弹性模型

此模型介绍如何使用应变能密度函数实现用户定义的超弹性材料。所使用的模型是由多项式定义的一般 Mooney-Rivlin 超弹性材料模型。在本例中,您将看到两个基于所定义表达式的材料模型:一个两项式和一个五项式。然后使用根据预定义的 Mooney-Rivlin 超弹性材料获得的结果验证两项 Mooney-Rivlin 材料模型的实现。