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塑料材料基于ABAQUS软件中的本构模型的基础试验探讨

黄友剑，荣继刚、卜继玲，程海涛

株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南，412007

摘要：特定的分析目标需要进行塑性材料的物理性能测试和合适本构模型的建立。基于此，详细探讨了与

塑料材料本构模型相关的载荷相关性基础本构试验，温度相关性本构试验以及时间相关性本构试验。这些

本构试验探讨可为研究塑料材料本构模型和本构试验的同行提供一个可行的思路和借鉴。

关键词：塑料模型，有限元技术，承载相关性，时间相关性，温度相关性

Discussiononbasicexperimentofplasticmaterialbased

onrelatedconstitutivemodelofABAQUS

HuangYoujian,LinSheng,RongJixu,ChengHaitao

ZhuzhoutimenewmaterialtechnologyCo.,LTD,Hunan，412007

Abstract:specialanalyticalobjectiononplasticmaterialreliesonphysicalperformance

testandtheestablishmentofproperconstitutivemodel.Basedonthat,basisconstitutive

testsrelatedwithloadingconditionaredetaildiscussed,somebasicconstitutivetests

relatedwithtemperaturecondition,andsomeconstitutivetestsrelatedwithtimecondition,

alsoinvestigated,Whichmayprovideafeasibleideaandreferencetocounterpartwho

alsoresearchbasicplasticconstitutivetestandtherelatedmaterialmodel.

Keywords:plasticconstructivemodel,FEA;relatedonloadcondition;relatedontime

condition;relatedontemperaturecondition

前言1载荷相关性基础本构试验

金属、弹性体和塑料是力学性能具有明

根据承载方式及其材料所表现出的应

显差异的三类典型材料，承载过程中，金属

变状态，描述塑料材料的简单力学特性的基

呈现线性，弹性体呈现非线性，而塑料则以

础实验主要包括：单向拉伸实验，单轴压缩

呈现塑性而著称，而且塑料材料在使用过程

中可能遭遇到高低温环境，经受剧烈、且各

实验，简单剪切实验和纯弯曲实验

1.1拉伸试验

种形式的载荷承载，因此，依赖特定的分析

单向拉伸实验是塑料材料最常见的一目标进行塑性材料的物理性能测试，期待在

类基础试验。目前，如ISO527,ASTMD638,有限元分析中建立反映实际工况的材料本

和ASTMD882等试验标准对塑料的拉伸测构模型，可能涉及到温度效应，应变率的灵

试方法均做了详尽描述，但这些测试方法以

敏度效应，以及承载形式效应等各类载荷状

及通过这些材料方法所获取的材料数据，本

态，为此，需要对传统的线弹性材料模型进

身的立足点并不是服务或服从于有限元分

行改进并进行与之匹配的本构材料试验，基

析，因而为了利用拉伸试验所获取的试验数

于此，本文将详细地探讨塑料材料基于本构

据所进行的材料本构模型的拟合，需要对拉

模型的各种与之匹配的基础试验。

伸试验及拉伸试验试片进行改造才能形成

表针材料拉伸行为所需求的应变状态，从而

才能提供有价值的基础拉伸实验数据。

准备塑料拉伸试样时，必须确保试样拉

伸方向的长度尺寸至少10倍其宽度或厚度

尺寸，这样试样的横向应变就会不受夹持和

图2带轴向引伸计的塑料拉伸试样

试样几何尺寸的影响，而且，拉伸试样夹持

部分越长，就越能进行有效地夹紧且不会形通常，测试属于第一临界应变区的测量

成局部应力集中现象，也即是说，测试区域工具，采用夹式应变引伸计即可，而对于属

的横向应变完全处于自由应变的状态，从而于第二临界应变区的测试，则需要通过贴应

确保拉伸试验所获得的试验数据始终在纯变片才能直接对试样进行测试，甚至必须采

拉伸应变状态下所获得。用高分辨率的视频和高分辨率光学引伸计

进行测量