基于workbench19.2的金属材料拉伸仿真

塑性材料拉伸力学实验的详细实验方法可参考国家标准《GB/T 228.1-2010 金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》。本文以圆形截面拉伸试验样件为例利用ansys Workbench仿真塑性材料拉伸力学试验。根据GB/T 228.1-2010试验样件尺寸如下图所示。

取直径d0=10mm，L0=5*d0=50mm，Lc=L0+d0/2=55mm，Lt>Lc+4*d0，取Lt=115mm。

2、ANSYS Workbench仿真分析

2.1 材料设置

在ANSYS Workbench中创建结构静力学分析项目（Static Structural）。设置材料参数如下：杨氏模量2E11 Pa，泊松比0.325，屈服极限（Tensile Yield Strength）350Mpa，强度极限（Tensile Ultimate Strength）516Mpa。塑性阶段采用Multilinear Kinematic hardening(多线性随动强化模型)材料本构关系模型，用列表形式输入应力与塑性应变。（关于Multilinear Kinematic hardening(多线性随动强化模型)材料模型的介绍可

可用电子拉力机对小试件做力学性能试验来确定的。通过试验可以得到上述材料应力应变曲线图。注意试验得到的是总应变，而在上面材料模型中需要的是Plastic Strain，所以还需将试验所得的总应变减去对应的弹性应变（即屈服点之后的每一个试验点的总应变减去这个点对应的弹性应变，其中弹性应变=应力/弹性模量，这里不考虑其他因素影响近似认为总应变=弹性应变+塑性应变）。

有限元模型

载荷边界设置

如果拉力过小会出现试件根本拉不到屈服阶段，如果过大则会导致应力范围超过之前设定的范围，而出现计算出错。这里可用理论公式计算：最大拉力=应力*截面积，屈服极限应力对应拉力为27475N，强度极限应力对应的拉力为40506N。拉力应处于27475N和40506N之间（如果考虑应力集中因素可适当降低最大拉力）。

由上面的计算可知拉力为27475N可以达到屈服极限，40506N可以达到强度极限。那0-27475N为线弹性阶段这里设置了3步载荷，27475N-40506N为屈服阶段设置了7步载荷。（本例后面9步载荷都为自动时间步长，应力应变数据点一共42个）。

结果后处理

求解样件的位移和等效应力，最大等效应力随时间的变化曲线图如下图所示。可以看出刚开始几步最大应力值随时间线性增大，后面屈服点附近最大应力值有短暂减小过程，然后在稳步上升，并且斜率是由大变小的。从图中可以看出样件在350MPa附近发生了屈服变形，仿真结果与理论解和试验结果基本一致。

附件为基于19.2的workbench文件