记忆合金、等12种非线性材料的单轴拉伸模拟

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芷行说往期内容设计的内容相对来说还是挺复杂的，每一个案例都可以深挖一下，案例复杂，比较专业性也就意味着只会对相对较少朋友有所帮助。因此，芷行决定，提高一下高度和视野，更新一些更实用的一些案例，当然，类似往期比较专业的案例文章也会更新。

简言之，本文主要讲解了12种常见的非线性材料在ANSYS中定义和使用。文后给出了具体的使用命令流。这里以记忆合金为例子进行一次单轴拉伸模拟，来求解记忆合金的应力-应变关系。

计算结果

模型建立

针对以下图例所示模型，边长L的正方形块，约束左边的X自由度和底部的Y自由度，在顶部施加均匀压力载荷。这样一个单轴拉伸模拟可以用平面单元建立，也可以用实体单元建立，区别不大。

材料参数

非线性材料的使用的关键是材料的定义，ANSYS中提供了多种非线性材料本构模型，包括：各向异性超弹性材料模型、铸铁材料模型、塑性材料模型、复合材料模型、流体材料模型、泡沫材料模型、混泥土材料模型定义、粘塑性材料模型、粘弹性材料模型、内聚力模型、多重弹性材料、压电材料模型、形状记忆合金材料模型、显示弹簧阻尼材料模型、各向异性弹性矩阵定义、各项异性塑性材料模型、双线性各向异性硬化模型、双线性随动硬化模型、各向异性导电性模型、各向异性导磁性模型、各向异性电极化模型、垫片材料模型、蜂窝材料模型、超弹性材料模型、膨胀参数模型等，还有很多较复杂的材料本构模型以及可以用户自定义材料本构模型。

以记忆合金为例子具体介绍，记忆合金材料的定义除了定义基本弹性模量参数和泊松比参数，关键是定义记忆合金的本构关系。如图给出记忆合金的本构关系，因此记忆合金的使用，还需要定义图中的几个关键参数。

此后，需要通过TBDATA指定记忆合金本构关系中的几何参数，依次为：

MP, EX, 1, 60.0E3               !* MPA
MP,NUXY, 1, 0.3
TB,SMA,1  !定义形状记忆合金材料
TBDATA,1,520,600,300,200,0.07,0 !* SHAPE MEMORY ALLOY

求解设置

为通过单轴拉伸验证材料的本构关系，即求出材料的应力应变关系，求解设置中分为加载和卸载。

后处理

后处理主要提取材料应力应变关系

附录：12种非线性材料的定义与使用

（1）各向同性弹性：碳钢

（2）正交各项异性弹性：铝203

（3）各项异性弹性：镉

（4）橡胶材料

（5）粘弹性：G-11玻璃

（6）双线性各向同性塑性材料:镍合金

（7）横观各向异性弹塑性：1010钢

（8）随动塑性：1018钢

（9）双线性随动塑性：钛合金

（10）应变率相关塑性：4140钢

MP,ex,1,209e9  ! Pa 
MP,nuxy,1,.29  ! No units 
MP,dens,1,7850  ! kg/m3 
TB,PLAW,,,,5   
TBDATA,1,1  ! LCID yield stress vs. strain rate (see first EDCURVE command below) 
TBDATA,2,22e5  ! Tangent modulus (Pa) TBDATA,3,2  ! LCID Elastic modulus vs. strain rate (see second EDCURVE command below) 
StrnRate(1) = 0,.08,.16,.4,1.0 
YldStres(1) = 207e6,250e6,275e6,290e6,300e6 
ElasMod(1) = 209e9,211e9,212e9,215e9,218e9 
EDCURVE,ADD,1,StrnRate(1),YldStres(1) 
EDCURVE,ADD,2,StrnRate(1),ElasMod(1)

（11）刚性材料：钢

全文结束，感谢阅读。

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