Если иное не указано, гиперупругие материалы также считаются почти или просто несжимаемыми. Тепловое расширение материалов также считается изотропным.

Комплекс ANSYS для моделирования несжимаемых или почти несжимаемых гиперупругих материалов поддерживает несколько опций потенциалов энергии деформаций. Все опции могут применяться для элементов SHELL181, PLANE182, PLANE183, SOLID185, SOLID186 и SOLID187. Доступ к этим опциям проводится посредством аргумента ТВОРТ команды TB,HYPER.

Одна из этих опций, опция Муни - Ривлина (Mooney-Rivlin), также применима для элементов HYPER56, HYPER58, HYPER74, HYPER158 и элементов расширенных динамических расчетов PLANE162, SHELL163, SOLID164 и SOLID168. Для доступа к опции Муни - Ривлина при использовании этих элементов применяется команда TB,MOONEY.

Опция Муни - Ривлина (команда TB,HYPER„„MOONEY), которая применяется по умолчанию, позволяет при помощи аргумента NPTS команды ТВ указывать два, три, пять или девять параметров. Например, для указания пяти параметров вызывается команда TB,HYPER,1„5,MOONEY.

Опция двух параметров Муни - Ривлина имеет применение для деформаций, составляющих приблизительно 100% для растяжения и 30% для сжатия. По сравнению с другими опциями, увеличение порядка опции Муни - Ривлина может обеспечить уточненное приближение расчета при высоких деформациях.

Опция Огдена (Ogden, TB,HYPER„„OGDEN) позволяет указывать неограниченное число параметров посредством аргумента NPTS команды ТВ. Например, для определения модели с тремя параметрами используется команда TB,HYPER,l„3,OGDEN.

По сравнению с другими опциями опция Огдена обычно обеспечивает лучшее приближение к решению при высоком уровне деформаций. Применяемый уровень деформаций может достигать 700%. Более высокое значение параметра может обеспечить лучшее приближение к точному решению. Однако это может вызвать числовые проблемы при аппроксимации констант материала и требует достаточно многих данных для описания полного диапазона деформации, которая вызывает интерес. По этим причинам высокое число параметров не рекомендуется.

Опция Нео - Хукена (Neo-Hookean, TB,HYPER„„NEO) представляет самую простую форму потенциала энергии деформаций и имеет применяемый диапазон деформаций 20-30%.

Опция полиномиальной формы (TB,HYPER„„POLY) позволяет указывать неограниченное число параметров посредством аргумента NPTS команды ТВ. Например, для определения модели с тремя параметрами используется команда TB,HYPER,l„3,POLY.

Аналогично опции Муни - Ривлина с высоким порядком, опция полиномиальной формы может обеспечить уточненное приближение расчета при высоких деформациях.

Опция Арруда - Бойса (Arruda-Boyce, TB,HYPER„„BOYCE) применяется для уровней деформации до 300%.

Опция Гента (Gent, TB,HYPER„„GENT) применяется для уровней деформации до 300%.

Опция Еоха (Yeoh, TB,HYPER„„YEOH) является редуцированной формой полиномиальной опции гиперупругости TB,HYPER„„POLY. Примером модели Еоха с двумя членами является TB,HYPER,l„2,YEOH.

Опция Блатца - Ко (Blatz-Ko, TB,HYPER„„BLATZ) является самой простой опцией для моделирования эластомеров типа сжимаемой пены. Эта опция аналогична опции Нео - Хукена для несжимаемых гиперупругих материалов.

Опция сжимаемой пены Огдена (Ogden, TB,HYPER„„FOAM) моделирует весьма сжимаемый пенистый материал (пенопласт). Примером модели с тремя параметрами является TB,HYPER,l„3,FOAM. По сравнению с опцией Блатца -Ко (Blatz-Ko) опция Огдена обычно обеспечивает лучшее приближение к решению при больших уровнях деформации. Повышение числа параметров обеспечивает лучшее приближение к экспериментальным данным. Однако это может вызвать числовые проблемы при аппроксимации констант материала и требует достаточно многих данных для описания полного диапазона деформации, которая вызывает интерес. По этим причинам высокое число параметров не рекомендуется.

Опция пользователя (User, TB,HYPER„„USER) позволяет для определения производных потенциала энергии деформаций по инвариантам деформации использовать подпрограмму USERHYPER. Более подробное описание создания пользовательской подпрограммы гиперупругости см. в «Руководстве по объектам, программируемым пользователем».

5.6.3. Ползучесть

Ползучесть является физической нелинейностью (нелинейностью материала), связанной со скоростью, при которой материал продолжает искажаться при действии постоянной нагрузки. Наоборот, при приложенных перемещениях усилия реакций (и напряжения) уменьшаются с течением времени. Комплекс ANSYS в состоянии моделировать первые две стадии ползучести (первичную и вторичную). Третья стадия обычно не подвергается расчету, поскольку подразумевает приближение разрушения.

Ползучесть важна в расчетах напряжений при высоких температурах, таких -как расчеты ядерных реакторов. Например, можно предположить, что к отдельной детали ядерного реактора прикладывается предварительная нагрузка, которая препятствует движению смежных деталей. В течение времени при высокой температуре предварительная нагрузка уменьшается (релаксация напряжений) и потенциально может допускать перемещение смежных деталей. Ползучесть может также быть существенна для некоторых материалов типа предварительно нагруженного бетона. Как правило, деформация ползучести является постоянной.

Комплекс ANSYS решает задачи ползучести, используя два метода интегрирования по времени. Оба метода применимы к расчетам статических или переходных процессов. Метод неявной ползучести является устойчивым, быстрым,

точным и рекомендован для общего использования. Он может использовать константы, зависящие от температуры, а равно одновременно комбинироваться с моделью пластичности с изотропным упрочнением. Метод явной ползучести полезен в случаях, в которых требуются весьма малые шаги по времени. Константы ползучести не могут зависеть от температуры. Комбинация с другими моделями пластичности допускается только в форме суперпозиции.

Основная процедура использования метода неявной ползучести использует вызов команды ТВ с аргументом Lab = CREEP и указание уравнения ползучести путем присвоения значения аргументу ТВОРТ. Приведенный ниже пример демонстрирует использование метода неявной ползучести. Значение ТВОРТ = 2 указывает использование уравнения первичной ползучести для модели № 2. Зависимость от температуры указывается использованием команды ТВТЕМР, а четыре константы, связанные с этим уравнением, указываются аргументами команды TBDATA.

Основная процедура использования явной ползучести использует вызов команды ТВ с аргументом Lab = CREEP и указание уравнения ползучести путем добавления соответствующих констант в виде аргументов команды TBDATA. Аргумент ТВОРТ остается пробелом или имеет значение 0. Приведенный ниже пример использует метод явной ползучести. Следует обратить внимание, что все константы включены в виде аргументов команды TBDATA и что никакой температурной зависимости нет.

5.6.4.Сплавы с памятью формы

Опция поведения материала типа сплава с памятью формы (Shape Memory Alloy, SMA) описывает сверхупругое поведение сплава нитинол (nitinol). Нити-нол является гибким металлическим сплавом, который может подвергаться очень большим деформациям в цикле приложения и удаления нагрузки, без постоянной деформации. Поведение материала имеет три отличающиеся фазы: аус-тенитная фаза (линейная упругая), мартенситная фаза (также линейная упругая) и переходная между двумя предыдущими фаза.

5.6.5.Вязкопластичность

Вязкопластичность является формой пластичности, зависящей от времени, где развитие пластических деформаций зависит от скорости приложения нагрузки. Простейшим применением вязкопластичности является процесс высокотемпературной формовки металла, такой как прокатка и глубокая вытяжка, вызывающие большие пластические деформации и перемещения с малыми упругими деформациями. Пластические деформации обычно являются достаточно высокими (например, 50% или выше), требуя применения теории больших деформаций (команда NLGEOM,ON).

Вязкопластичность моделируется типами элементов VISCO106, VISCO107 и VISCO108, использующими для описания свойств материала модель Ананда (Anand).