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Abaqus -球压痕-高应力值
星期六,2010-04-10 14:02 -aneeshkg
亲爱的所有,
我已经建立了一个循环球压痕问题
有限元分析。将球面建模为轴对称刚性曲面
板是轴对称可变形的。材料数据输入
通过低周疲劳试验得到了该板
采用半循环组合硬化模型。
除此之外,载荷是位移控制和球形的
为主面,而板材为从面。另一个
使用的参数有:面对面接触、小滑动、“硬”
接触摩擦系数为0.2。
网格划分是根据各种已发表的论文进行的。
的
问题:我得到的应力值(在垂直方向:S22)为
非常高。我得到的值高达1600兆帕下面
压头,当材料的UTS仅为540mpa时。
这可能是什么原因呢?
如果您能尽快给我答复,那就太好了。
谢谢你!
--
Aneesh Bangia
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评论
为什么要直接从最复杂的问题入手?
亲爱的Aneesh
我在学生身上也发现了这个问题。
他们认为FE商业软件可以解决地球上的所有问题,他们从最终的复杂问题开始。
我很惊讶你没有使用温度依赖性的塑性模量等。
开门见山。让我看看在简化的情况下你会得到什么:
1)循环压痕但弹性,并与赫兹解析解比较
2)材料的循环加载,但在一个简单的梁-并与分析解决方案进行比较
3)作为2,但力集中在半空间-并与解析解比较
4)去除摩擦,增加摩擦
5)增加负荷步长,减少负荷步长
6)首先尝试一些ABAQUS演示
我还能想出另外50个实验。但先试试这5个。
希望这对你有所帮助
米歇尔•Ciavarellahttp://poliba.academia.edu/micheleciavarella
编辑,意大利科学辩论,www.sciencedebate.it
博客http://rettorevirtuoso.blogspot.com/
YouTube频道http://www.youtube.com/user/RettoreVirtuoso
由于约束造成的高应力
亲爱的Aneesh,
您所看到的高应力实际上可能是正确的,因为在压头下产生了很大的静水压,这可能导致轴向应力大约是材料屈服强度的3倍。
乍得
查德是对的,你可以很容易地验证一下
查德是对的,布氏硬度测试就是基于这个方程。
检查http://en.wikipedia.org/wiki/Brinell_scale。BHN可以转换成极限抗拉强度
(UTS),尽管关系取决于材料,和
因此由经验决定。这种关系是基于Meyer的
索引(n) from梅尔定律.如果Meyer的指数小于2.2,则UTS与BHN的比率为0.36。如果迈耶指数更大,则比率增加。[1]
由于静水应力在很大程度上取决于泊松比,试着改变它。
你不应该伤心,因为海因里希·赫兹自己做了
这是你犯的错误,因为他假设塑料流会开始
在他关于表面的第三篇论文中,他首次提出从表面上的局部压力来定义硬度。
接触力学
校园里的海因里希·赫兹纪念碑卡尔斯鲁厄理工学院
主要文章:接触力学
在1881-1882年间,赫兹发表了两篇文章,这两篇文章后来被称为接触力学.赫兹因其在电动力学领域的贡献而闻名(见下文);
然而,大多数研究接触基本性质的论文
引用他的两篇论文作为一些重要观点的来源。约瑟夫·瓦伦丁·布西内斯克
发表了一些对赫兹的研究非常重要的观察结果,
然而,在接触力学上建立这一工作是很困难的
巨大的重要性。他的工作基本上总结了两个轴对称
他得出结论说,接触的物体在载荷作用下会有行为
结果基于经典弹性和连续介质理论
力学。他的理论最重大的失败是被忽视了
两种固体之间的任何性质的粘附,这证明是
重要的是组成固体的物质开始变得很高
弹性。在那个年代,忽视附着力是很自然的
我们没有实验方法来测试它。
为了发展他的理论,赫兹利用了他对椭圆的观察牛顿环
在透镜上放置一个玻璃球作为假设的基础而形成的
球体施加的压力沿着椭圆运动
分布。他再次使用牛顿环的形成
用计算位移的实验验证了他的理论
球体进入透镜。K. L.约翰逊,K.肯德尔和A. D.。
罗伯茨(JKR)利用这一理论作为基础来计算
理论位移或压痕深度在…面前
在他们具有里程碑意义的文章“表面能和接触”中
弹性固体”,发表在1971年的《皇家学报》上
社会(A324, 1558, 301-313)。赫兹的理论是从他们的
假设材料的附着力为零时的公式。
与这个理论类似,但使用了不同的假设,B. V. Derjaguin,
V. M. Muller和Y. P. Toporov在1975年发表了另一个理论
在研究界被称为DMT理论
也恢复了赫兹在零假设下的公式
附着力。这种DMT理论被证明是相当不成熟和必要的
在它被接受为另一种材料之前进行了几次修改
除了JKR理论之外,还有接触理论。DMT和JKR都是
理论构成了接触力学的基础,一切过渡都在此基础上进行
接触模型是材料参数预测的基础和应用
纳米压痕和原子力显微镜。赫兹的研究来自
在他的电磁学巨著之前,他是一名讲师,
这是他自己以他特有的冷静所认为的吗
琐碎,已经归结到纳米技术时代。
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接触力学
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连续介质力学
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这个盒子:视图•说话•编辑
同时加载法向和a的接触区域的应力
切向力。利用光弹性使应力可见。
接触力学是研究的变形的固体它们在一个或多个点上相互接触[1][2].这个主题的物理和数学公式是建立在材料力学和连续介质力学并着重于计算弹性,粘弹性,塑料身体在静态或动态接触。接触力学是力学领域的基础工程;为技术系统的安全节能设计提供了必要的信息。
接触力学的最初工作可以追溯到1882发表论文《论弹性固体的接触》("Ueber die ber hrung fester elastischer Körper" )海因里希。赫兹.赫兹试图理解多重堆叠的光学特性镜头可能会随着力
把他们绑在一起。此后,这一领域的成果得到了扩展
对于工程的各个分支来说,却是最基本的研究摩擦学和压痕硬度.
赫兹接触应力是指产生的局部应力
当两个曲面接触并在压力下轻微变形时
施加载荷。这个变形量取决于弹性模量
接触到的物质。它给出了接触应力的函数
法向接触力,两个物体的曲率半径和
两个物体的弹性模量。在齿轮和轴承中
操作时,这些接触应力在性质上和时间上是循环的
导致表面下疲劳裂纹。赫兹接触应力形成
支座承载能力方程的基础;
齿轮和其他两个表面接触的物体。
接触力学原理可应用于机车轮轨接触、耦合设备,制动系统中,轮胎,轴承,内燃机、机械联系,垫片海豹,金属加工、金属成形;超声波焊接,电触点,以及其他许多人。当前该领域面临的挑战可能包括应力分析对接触和耦合构件的影响润滑和材料设计在摩擦和穿.接触力学的应用进一步扩展到微- - -的纳米领域。
的控制方程描述了单个物体在空间中的运动连续介质力学.
接触力学中使用的方法是限制物体的运动
空间中的两个或两个以上的物体受到额外的约束。这些单方面的
约束确保了物体在到达后不会相互穿透
接触。一旦确定了接触问题的一般方程
因此,可以使用不同的解方案来模拟
物体接触和计算位移和应力场。一个
有摩擦接触和无摩擦接触通常是有区别的。
内容
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米歇尔•Ciavarellahttp://poliba.academia.edu/micheleciavarella
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力与压头位移
那真是一种解脱,真的。
非常感谢迈克和查德!
然而,我不能将BHN与UTS联系起来,因为材料参数必须通过经验获得。
为了验证我的模拟结果,我将我的力与位移曲线与实验获得的曲线与模拟获得的曲线进行了比较。
通过仿真得到的力值是压痕实验得到的力值的1.5倍左右。(北纬2080度与北纬1400度比较)
这是一个基准,我需要确认我所做的是正确的。
此外,这里必须指出的是,这些实验是在某个时候由另一个学生做的,我只是用他的实验结果。
我不明白,这一切都是非常经验主义的,除了测试!
Annesh
坦白说,现在我又不明白了!为什么你认为你的LCF数据绝对是好的,可以被认为是上帝?实际上,恰恰相反,您离FEM测试中模拟的条件越远,您不正确拟合的情况就越明显!
把硬度和UTS联系起来,你说你不能做是什么意思?
这里,它是所有的经验拟合。一旦你决定了什么是最适合的,剩下的就不是精确的,而是近似的。
理想情况下,最容易匹配的是测试本身!换句话说,你生成一种塑料材料来产生压痕测试。当然,当您使用回LCF疲劳数据时,您将再次丢失....;)
所以请重新表述。就像我告诉过你的,把缩进定律和迈耶的“定律”联系起来——工程师们通常误用“定律”这个词,就好像它是一条物理定律一样。事实上,由于它是相当普遍的,你几乎可以将任何东西适合于它——这可能是说这真的不是一个定律,或者这是幂律的常见错误,不幸的是,这些拟合方程被认为是“定律”!
也许你的任务没有布置好。我也不明白你是否想用LCF数据做循环缩进拟合测试。这让我想起了我在滚动接触疲劳方面的工作,在那里,接触应力一直试图与LCF塑性“定律”联系起来,但没有多大成功——请阅读我的这两篇论文:
对滚动的重新检查接触疲劳
克莱顿和苏的实验和对表面耐久性的建议
计算
穿,256卷,第3-4期,2月
2004,329 - 334页
阿费兰特,M。CiavarellaG.德梅里奥
关于Merwin的测量向前流量
滚动接触
穿,256卷,第3-4期,
2004年2月,321 - 328页
a.r.s.庞特,L。
Afferrante, M。Ciavarella
请再读一遍维基百科。
梅尔定律
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梅尔定律是一个经验
大小之间的关系硬度试验缩进
以及留下压痕所需的载荷。[1]
内容
[隐藏]
//
[编辑]方程
它的形式是:
在哪里
N通常位于2和2之间应变硬化材料,和2.5;
为完全退火材料。它大致与
应变硬化系数在方程中为真应力-真
应变曲线加2。[1]
但是请注意,在d = 0.5 mm(0.020英寸)以下的值
n可以超过3。正因为如此,迈耶定律常常被限制在
d值大于0.5 mm,直至压头直径。[2]
变量k和n也依赖于缩进的大小。
尽管如此,已经发现这些值可以使用
方程:[3.]
迈耶定律通常用于根据事实来关联硬度值
如果重量减半压头的直径是
驻扎。例如,3000千克测试载荷的硬度值
一个10毫米的压头是相同的测试负载为750公斤和一个5毫米
硬度计压头直径。这种关系并不完美,但它误差百分比是相对较小的。[4]
奥尼奇提出了这个方程的修正形式:[5]
[编辑]另请参阅
[编辑]参考文献
[编辑]笔记
b
硬度测试,http://www.key-to-steel.com/IT/fr/Articles/Art140.htm,检索时间:2010-10-07.
塔伯,第12-14页。
塔博尔,第8页。
泰伯,第10-11页。
p . j .;布莱恩·r·劳恩;美国测试与材料学会
国际金相学会金相学E-4委员会
(1986),微压痕技术
材料科学与工程, ASTM国际,第93页;国际标准图书编号0803104413,http://books.google.com/books?id=dzX7hkibzzUC.
[编辑]参考书目
大学出版社,国际标准图书编号0198507763,http://books.google.com/books?id=b-9LdJ5FHXYC.
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项目目标
嗨,迈克,
再次感谢你的指引。
我发现梅耶指数低于2.2;我的UTS是560.5
MPa和BHN均为1569.3(单位MPa)。Uts / bhn = 0.357
(接近0.36,在维基上写的)
那么,这是否证实了压头下方观察到的高应力?
我现在想阐明一下我的项目是关于什么以及我已经做了什么。
我必须把LCF的塑性耗散能和
环缩进。为此,实验部分已经开始了
由另一个学生表演,我来做模拟部分。我
是否已经对LCF进行了模拟并获得了良好的结果
(滞回曲线、塑性耗散能曲线等)
但是,在缩进的情况下,我遇到了一些问题。一旦我
确保我得到的应力值是正确的
其他东西,如力与位移曲线匹配
缩进实验曲线到一定程度(误差很小),我可以
把两者的塑性耗散能联系起来
流程。
同时,我正在按照你的建议看报纸。
谢谢你,
Aneesh
还要检查这些参考文献
模拟小循环球压痕试验
样本使用有限…
山本T, H Kurishita, H松井-核杂志
材料,1999 -爱思唯尔
…图6是典型的
荷载-位移曲线由循环缩进测试
进行
并对试验进行了有限元模拟。
实验结果
显示出比任何模拟结果更大的弹性变形。…
铝的循环压痕
杨飞,彭丽丽,Okazaki -材料科学学报,
2007 -施普林格
…Al F, d图1循环
缩进测试铝123…3页。结果和
讨论
压痕疲劳曲线循环缩进测试,
施加循环压痕载荷
向压头移动,使压头移动到表面
标本。…
调查
通过循环球压痕试验研究材料疲劳性能
Prakash, P Bhokardole, CS Shin
ASTM国际杂志,2008 - astm.org
…的
本工作的目的是研究材料的疲劳性能
通过现场测试
技术,即,循环缩进测试方法。…
这条记录对应于a循环缩进
测试在- 50牛到- 500牛的力之间
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[PDF]滑动接触的有限元分析dynalook.com[PDF]
SS Akarca, WJ Altenhof, AT Alpas
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你可能都有,但只是为了确保你有!!
:)
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塑性耗散能
这些链接很有帮助,迈克,尤其是前两个。
谢谢!
高应力问题解决后,塑性耗散能问题又来了。
正如我之前所说,我的目标是将低周疲劳的塑性耗散能与循环压痕相关联。
现在的疑问如下:
我得到了。PDE的大小差异很大为低周疲劳和CI。对于一个循环,LCF的PDE约为35 J,而压痕仅为7 mJ。也就是说,大约是5000倍。
你觉得这样对吗?
首先让我参与你的进程
你不太好。你说“他们非常有用”……在什么?在这里,我愿意帮助,为了好奇心,但作为回报,我希望我的好奇心得到满足!
所以请提供完整的答案,我不是一个廉价的“卖主机器”的技术建议,我期待的是同行之间文明的技术讨论:)
对于下一个问题,如何在这两种情况下计算PDE ?
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道歉
对不起,迈克,我太无礼了。
第一篇论文非常有用,因为它清楚地展示了
主应力的轮廓值在范围内急剧上升
我得到的。(虽然使用的材料与我的不同,但这些值远远大于其屈服强度)。这证明了我的结果是正确的,我很满意。同时,
它告诉我对这些压力的正值的解释
这些可以和屈服应力进行比较。原力vs
位移曲线的模式与我的匹配,但我可以得到很多
它。
第二篇论文很有用,因为它帮助了我
提高了塑性耗散能的理论知识
这是我最担心的。它也给了我一个好主意关于
应该如何提供负载控制的负载,我可能是哪种情况
检查下。并以微焦耳为单位绘制了PDE与力的关系图
而力在mN。所以,我认为这意味着我是PDE的顺序
用mJ表示力N可能是正确的。
还有麦克一世
必须指出的是其中一位作者是我的指导老师
另一个是我正在继续他的实验工作。
为
我必须坦率地说,我只是粗略地看了一下
到目前为止。但我希望能在
未来的日子。这份清单很详尽,我感谢你,迈克
为我努力。
我现在对我得到的应力与应变曲线和力-位移曲线很有信心,因为我对它们有一个很好的解释。
现在来谈谈你关于PDE的问题,我是通过ABAQUS中的“历史输出请求”获得的。
我必须说,我真的很高兴有你参与我的项目进度。
问候,
Aneesh
但是我必须说你应该看看你导师的论文!
那么一切都好了。但是,下次在问力学问题之前,先看看你导师的论文!!万博manbetx平台我知道找到一个像我一样愿意帮助的人会更好,我也在这个过程中学习,但这听起来很有趣,这种非常现代复杂的方式来做显而易见的事情!
大多数导师会要求学生提交专题作品和论文,以及之前学生工作的延续……
另一方面,有时候最好不要读以前的作品,这样你就可以想出更好的想法,或者新的想法。所以不要太跟随你的上司!这就是为什么,例如,他们说爱因斯坦在16-26岁时就有了这些辉煌的想法,只是因为他没有在学术界工作,写提案,遵循导师的想法。)谁会要求博士学位来设计相对论????
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