ANSYS经典界面知识一箩筐（6）：蠕变理论及案例
本文摘要（由AI生成）：
本文主要介绍了蠕变理论及其应用案例。蠕变是指固体材料在应力作用下缓慢永久性的移动或变形的趋势，通常发生在加热或熔点附近的材料中。蠕变分析中，推荐选择“18x”系列单元，与下述率无关塑性模型相结合，如等效强化蠕变、隧洞强化蠕变、各项异性蠕变等。蠕变材料定义温度相关常数，包括前7个第一阶段蠕变和后6个第二阶段蠕变参数。蠕变案例中，通过隐式蠕变模型求解承受强加位移的应力松弛问题，熟悉打开/关闭速率效应。
19、蠕变理论深入研究
1、蠕变概念
蠕变（英语：Creep），也称潜变，是在应力影响下固体材料缓慢永久性的移动或者变形的趋势。它的发生是低于材料屈服强度的应力长时间作用的结果。当材料长时间处于加热当中或者在熔点附近时，蠕变会更加剧烈。蠕变常常随着温度升高而加剧。这种变形的速率与材料性质、加载时间、加载温度和加载结构应力有关。取决于加载应力和它的持续时间，这种变形可能变得很大，以至于一些部件可能不再发挥它的作用，例如，涡轮叶片的蠕变将会使叶片接触到外套，导致叶片的失效。蠕变常常是工程上和冶金上评价在高应力或高温下工作的部件所需要关注的。
2、隐式蠕变分析过程
1）单元：隐式蠕变分析中, 推荐选择“18x” 系列单元。
2）塑性材料：隐式蠕变允许与下述率无关塑性模型相结合：等效强化蠕变、隧洞强化蠕变、各项异性蠕变等。
3）蠕变材料：定义温度相关常数；（Structural > Nonlinear > Inelastic > Rate Dependent > Creep）
4）蠕变材料13个参数说明（前7个位第一阶段蠕变，后6个位第二阶段蠕变）
19、蠕变案例
1、目的：运行具有隐式蠕变模型的应力松弛问题
2、目标：求解承受强加位移的隐式蠕变模型，接着将运行零件的应力松弛。 熟悉打开/关闭速率效应。
3、单元、材料、模型描述：3D SOLID185 实体, 具有线弹性属性和隐式蠕变。
4、命令流
单元材料：
/prep7
et,1,185
r,1
*if,COMPLETE,eq,1,then
mp,ex ,1,200e3
mp,nuxy,1,0.3
tb,creep,1,1,,6
tbtemp,0.0
tbdata,1,C1,C2,C3,0.0
*endif
求解设置
/solu
*if,COMPLETE,eq,1,then
antype,static
nlgeom,on
rescon,define,none
outres,all,all
! change to creep limit of 0.1
!cutcon,crplimit,1.0,1
rate,off
time,1e-8
nsubst,1,1,1
*endif
对称约束
asel,s,loc,x,0
asel,a,loc,y,0
asel,a,loc,z,0
da,all,symm
强制位移
asel,s,loc,x,X_TOP
da,all,uy,0.5
allsel,all
*if,COMPLETE,eq,1,then
Solve
打开蠕变影响并求解
rate,on
time,150
nsubst,100,1e5,10
allsel,all
solve
Finish
5、GUI操作步骤（2个载荷步）
该分析以 2 个载荷步进行:
第一个载荷步关闭蠕变效应(缺省)，施加臂上的位移。
第二个载荷步打开蠕变效应，臂上的位移将保持常数，长时间运行该分析以观察臂的应力松弛。
1）单元185，单元类型 1 采用“完全积分”公式 (即 B-Bar 方法)；
2）材料1：选择 “Structural > Nonlinear > Inelastic > Rate Dependent > Creep > Creep only > Mises Potential > Implicit > 6: Modified Time Hardening (Primary) ”，首先提示输入线弹性材料，点击 [OK]；“EX” 输入“200e3”, “PRXY” 输入“0.3”，点击 [OK]，“C1” 输入“2e-10”, “C2” 输入“1”, “C3” 输入“1.5”, “C4” 输入“0”, 如右图所示。点击 [OK]。。选择 “Material > Exit”。。
3）定义xyz=0的三个面的对称约束
4）定义强制位移，X=10右侧面给定Y方向0.5mm的位移。
5）指定不含蠕变效应的第一个载荷步的求解选项：
选择“Analysis Options”下的 “Large Displacement Static”“Time at end of loadstep” 输入“1e-8” “Number of substeps” 输入 “1” “Max no. of substeps” 输入 “1” “Min no. of substeps” 输入 “1”对“Frequency” 选择 “Write every substep”
6）求解第一个载荷步：Main Menu > Solution > -Solve- > Current LS
7）指定含蠕变效应的第二个载荷步的求解选项：
“Time at end of loadstep” 输入“150” ，“Number of substeps” 输入 “100” ，“Max no. of substeps” 输入“1e5” ，“Min no. of substeps” 输入“10” ，不要点击 [OK]，转到下一页：选择 “Nonlinear” 标签，打开 “Creep Option”下的“Include strain rate effect ” ，，指定Implicit creep ratio（隐士蠕变比率）如1，点击 [OK]。
【在蠕变分析中“时间”是重要的, 时间的单位和值都是重要的，同样, 必须指定一个足够大的子步数来精确地捕捉蠕变响应】
【上面“隐式蠕变比率”的值，缺省值 “0” 是指不施加蠕变极限。通常, 值为1-10 就足够了。在这个练习后面, 可以看到蠕变极限比率的重要性】
8）求解第二个载荷步
9）通用后处理：von Mises 应力、von mises creep strain等值线
10）时间里程后处理：检查等效蠕变应变
点击 “+” (添加数据)图标.，选择 “Nodal Solution > Creep Strain > von Mises creep strain”，点击 [OK]，选择倒角附近的一个节点, 如右图所示，此例中, 选择节点#250，完成后选择 [OK]。，在时间历程变量浏览器窗口中, 点击 “Graph”图标 (图形数据)，将显示等效蠕变应变- 时间曲线图。
