Materiaalmodellering van metalen in Abaqus

Misschien zijn de meest voorkomende en toch belangrijke technische materialen de metaallegeringen. Metaallegeringen worden gebruikt in objecten van wolkenkrabbers tot miniatuur elektronische apparaten. Ingenieurs wordt vaak gevraagd om door middel van simulatie de sterkte en duurzaamheid van deze constructies te evalueren. Materiaalmodellen zijn belangrijke componenten in deze simulaties. Daarom moeten ingenieurs begrijpen welke materiaalmodellen voor metalen worden gebruikt en hoe deze materiaalmodellen worden gedefinieerd.

Het Abaqus Unified FEA-product heeft krachtige mogelijkheden voor materiaalmodellering. Het heeft materiaalmodellen voor metaalplasticiteit, kruip, schade, enz. Abaqus bevat natuurlijk materiaalmodellen voor andere soorten materialen zoals rubber, beton, grond, enzovoort, maar dit zijn onderwerpen voor een andere dag.

De gebruikers van Abaqus moeten weten welke modellen het meest geschikt zijn voor hun toepassingen. Plasticiteitsdefinities die geschikt zijn voor eenvoudige monotone belastingsscenario's kunnen weinig nut hebben voor meer gecompliceerde cyclische belastingsscenario's. Het materiaalmodel kan veranderen als de toepassing verandert, ook al is het materiaal zelf hetzelfde.

De meeste Abaqus-gebruikers zijn de eenvoudigere materiaalmodellen tegengekomen, zoals lineaire elasticiteit en isotropische verhardende plasticiteit. Ze zijn zich er misschien niet van bewust dat zelfs de basismodellen geavanceerde functies hebben zoals temperatuurafhankelijkheid en snelheidsafhankelijkheid. De materiaalmodellen voor geavanceerd materiaalgedrag die worden gezien bij cyclische belasting of onder extreme belasting zullen minder bekend zijn. Abaqus bevat materiaalmodellen die realistisch gedrag kunnen voorspellen bij herhaalde belasting. Abaqus heeft schademodellering om materiaalscheiding onder extreme omstandigheden te simuleren.

Uitzoeken welke materiaalmodellen voor een toepassing beschikbaar zijn, is nog maar een begin. Materiaalmodellen zijn parametrisch en de simulatie-ingenieurs zullen worden geconfronteerd met de taak om de parameters te definiëren zodat het materiaalmodel specifiek is voor hun behoeften. Ze moeten weten hoe de parameters worden gedefinieerd en ze moeten de valkuilen kennen van het gebruik van onjuiste parameterwaarden. Lawaaierige testgegevens voor een plastische hardingscurve moeten worden verwerkt en gladgestreken. Een verhardingscurve die niet-monotoon is, zal problematisch zijn.

De taak om zelfs de meest elementaire metalen materiaalmodellen te definiëren kan bemoeilijkt worden door een gebrek aan informatie. De vloeigrens voor een metaallegering kan in referenties worden gegeven als een offsetwaarde van 2%. Is dit de juiste waarde voor de vloeispanning in een Abaqus-plasticiteitsdefinitie? Zo nee, waarom niet en hoe kan een goed materiaalmodel worden gedefinieerd zonder de juiste vloeispanning? Uniaxiale testgegevens worden vaak gebruikt om metaalplasticiteit te definiëren, maar de plastische spanning in simulaties overschrijdt vaak de plastische spanning bij het begin van insnoering. Hoe kunnen plasticiteitsdefinities worden uitgebreid buiten het bereik van de beschikbare gegevens?

Een uitgebreide beschrijving van materiaalmodellering voor metaallegeringen past niet in het kader van een e-seminar. Ook is niet elke vraag volledig te beantwoorden. Gelukkig zijn er veel bronnen beschikbaar voor gebruikers van de SIMULIA-software. De SIMULIA-gemeenschap is een goed startpunt voor diegenen die aanvullende informatie zoeken over materiaalmodellering en SIMULIA in het algemeen. De Dassault Systèmes Knowledge Base bevat veel nuttige artikelen en er zijn ook trainingen beschikbaar.

Interesse in dit onderwerp? Bezoek ons ​​op 23 juni voor het eSeminar, Material Modeling of Metals in Abaqus. Registreer u hier.