在ABAQUS中模拟拉伸试验

在ABAQUS中模拟拉伸试验

在材料科学与工程领域，拉伸试验是评估材料力学性能不可或缺的实验手段。然而，面对复杂多变的工程需求以及极端条件下的性能预测，传统的物理拉伸试验往往显得捉襟见肘。为此，利用ABAQUS等有限元分析软件进行拉伸试验的数值模拟，成为了一种高效、经济的解决方案。

本文将详细介绍如何在ABAQUS中完成一个拉伸试验的模拟过程，包括模型建立、材料属性定义、边界条件设置、网格划分、求解及后处理分析等各个环节。

一、 几何建模

依据GB/T 228.1-2021金属材料 拉伸试验第1部分:室温试验方法，通过SOLIDWORKS建立拉伸试样模型另存为x_t格式，如图1所示。

图1 a)草图；b)三维模型

打开ABAQUS，设置工作目录并导入模型，如图2所示。

图2导入ABAQUS

二、材料属性定义

切换至属性模块，创建材料如图3所示命名为Q235A，塑形数据如表1所示。

Abaqus/Explicit精心打造了一个专为J-C塑性模型设计的动态失效模型，该模型专门应对金属材料在高应变速率变形条件下的失效预测，被业界誉为“J-C动态失效模型”。此外，Abaqus/Explicit 还扩展了其功能，提供了更为通用的J-C失效模型实现，作为一套完善的损伤起始准则体系的一部分。

在Abaqus/Explicit 的强大框架内，拉伸破坏模型能够与J-C塑性模型无缝集成，共同定义材料的拉伸失效行为。这一拉伸失效模型创新性地采用静水压力应力作为失效的度量标准，旨在精确模拟动态剥落或压力切断等复杂现象，并提供了包括元素移除在内的多种失效处理方式，极大地增强了模拟的真实性和灵活性。与J-C动态失效模型一脉相承，Abaqus/Explicit 的拉伸破坏模型同样专注于金属材料在高应变速率变形场景下的应用，是处理真实动态问题不可或缺的工具。其设计精妙，功能全面，为工程师和科研人员提供了强有力的支持。其形式为

对于J-C模型及其损伤模型的参数标定，有兴趣的读者可通过相关文献学习，这里编者直接给出参数。

图3材料属性

屈服应力 塑性应变

4.70376 0

27.027139 0.005

58.4872 0.0081

110.4061 0.0123

159.8574 0.0173

184.9458 0.0207

211.5002 0.0253

235.4328 0.031

253.4916 0.037

278.1705 0.0472

292.3668 0.0562

302.0176 0.0636

308.238 0.0699

314.36 0.0792

321.4386 0.098

表1塑性

创建截面属性，选择Q235A，类型选择实体，均质，命名为Section-1。并将其赋予试样。

三、边界条件与加载设置

a)设置分析步

切换至分析步模块，创建分析步，类型选择为动力，显示。定义时间长度为5，质量缩放设置如图4所示。

图4质量缩放

设置场变量输出，如图5所示

图5场变量输出

a)定义边界条件

切换至载荷模块，分别创建名为BC-1、BC-2的边界条件，相关设置如图6所示。

图6边界条件

四、 网格划分

设置全局种子大小为4，在中间部分按个数布种，数量为20，如图7所示。

图7网格划分

五、求解与后处理

a) 提交求解

创建作业，提交求解。

b) 后处理

图8后处理

创建XY数据，选择ODB场变量输出。在变量中，选择LE22与S22。切换至单元/节点，选择拉断处的一个单元再单击编辑选择集，进行绘制。

图9LE22、S22曲线

创建XY数据，选择操作XY数据。在操作XY数据中，选择Combine，设置如图10所示。

图10操作XY数据

单击绘制表达式，如图11所示。

图11应力应变曲线

以上就是ABAQUS中模拟拉伸试验的详细步骤，欢迎到问答社区交流。