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ANSYS 粘弹性材料
1.1 ANSYS中表征粘弹性属性问题
粘弹性材料的应力响应包括弹性部分和粘性部分,在载荷作用下弹性部分是即时响应的,而粘性部分需要经过一段时间才能表现出来。一般的,应力函数是由积分形式给出的,在小应变理论下,各向同性的粘弹性本构方程可以写成如下形式:
(1)
其中
=Cauchy应力
=为剪切松弛核函数
=为体积松弛核函数
=为应变偏量部分(剪切变形)
=为应变体积部分(体积变形)
=当前时间
=过去时间
=为单位张量。
该式是根据松弛条件本构方程(1),通过将一点的应变分解为应变球张量(体积变形)和应变斜张量(剪切变形)两部分,推导而得的。这里不再敖述,可参考相关文献等。
ANSYS中描述粘弹性积分核函数和
参数表示方式主要有两种,一种是广义Maxwell单元(VISCO88 和 VISCO89)所采用的Maxwell形式,一种是结构单元所采用的Prony级数形式。实际上,这两种表示方式是一致的,只是具体数学表达式有一点点不同。1.2 Prony级数形式
用Prony级数表示粘弹性属性的基本形式为:
(2)
(3)
1.3 Shift Function:
Shift function (转换函数)
有三项可以选择:
(a) William-Landel, ferry: 时温等效方程, 适用于聚合体
Tref: 即理论中的C1-Relative temperature: 相对温度(对应《粘弹性理论》中的时温等效方程(WFL方程)应该是玻璃化转变温度)
C1,C2: WFL方程的常量,与材料有关;
(b) Tool-Narayanaswamy 方程
Tref: 理论中的C1-Relative temperature: 相对温度(应该是玻璃化转变温度)
C1: 就是TN常量;
(c) 用户定义
Tref: 理论中的C1-Relative temperature: 相对温度(应该是玻璃化转变温度)
C1: 方程的常量;
在使用PRONY模拟时,SHIFT FUNCTION不是一定要输入的,如果松弛模量E(t)与温度不相关,可以不用输入shift function.
参数输入情况分别如下图所示: