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基于有限元修正法的薄膜温度本构构建及验证
1
作者
张贵鹏
付志强
+3 位作者
刘昊喆
赵忠健
赵通
段利英
《包装工程》
CAS
北大核心
2024年第13期69-78,共10页
目的由于薄膜在受力过程中易产生颈缩现象,且具有强烈的温度依赖性,现有工程应力-应变与本构模型均不能准确描述温度变化下的薄膜材料的载荷位移曲线,造成预测结果与实际严重不符,该问题亟待解决。方法在准静态拉伸(10 mm/min)与不同温...
目的由于薄膜在受力过程中易产生颈缩现象,且具有强烈的温度依赖性,现有工程应力-应变与本构模型均不能准确描述温度变化下的薄膜材料的载荷位移曲线,造成预测结果与实际严重不符,该问题亟待解决。方法在准静态拉伸(10 mm/min)与不同温度(-20、0、20、40、60℃)条件下,利用万能材料试验机对PE/PA/PE薄膜试样进行单轴拉伸试验,基于有限元修正法对材料的塑性应力进行修正,采用指数函数对PE/PA/PE薄膜的弹性模量、屈服强度进行描述,针对Johnson-Cook本构模型中的形函数进行修正,结合应变-温度耦合的温度项构建PE/PA/PE薄膜100%应变下的塑性应力-应变模型,在单层PE与五层PE/PA/PE/PA/PE薄膜中进行仿真验证。结果在-20~60℃下100%应变范围内薄膜颈缩从7.86 mm增加到8.12 mm;弹性模量、屈服强度与塑性应力随着温度的升高呈非线性降低;基于有限元修正法对真实应力应变进行修正并进行对比,发现相对误差由83.94%降低到4.73%;采用指数函数对弹性模量、屈服强度进行拟合,R2值分别为0.936和0.947;改进后的形函数与原模型对比,相对误差从42.5%降到6.49%;温度项与修正后的应力-应变最大相对误差为7.21%。将新构建的模型应用于PE与PE/PA/PE/PA/PE薄膜,最大相对误差为4.91%。结论在温度-20~60℃内,基于有限元修正法和修正后的本构模型能够很好地描述应变在100%以内的屈服强度、弹性模量和塑性应力随温度变化的规律,研究结果为薄膜的应用奠定了理论基础。
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关键词
聚乙烯/尼龙/聚乙烯(PE/PA/PE)
有限元修正法
温度效应
弹塑性本构模型
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职称材料
基于有限元对薄膜真实应力应变数据的修正
被引量：
3
2
作者
徐雅
付志强
+4 位作者
周传浩
刘艳华
何争辉
张蕾
任慧慧
《塑料工业》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第7期144-147,116,共5页
由于薄膜拉伸过程中存在颈缩现象,工程应力应变数据不能真实反映薄膜塑性阶段的本构关系。基于工程、对数及有限元应力修正法得到的修正应力应变数据进行薄膜的单轴拉伸仿真,基于实验数据对比三种仿真结果。工程应力应变仿真结果与实验...
由于薄膜拉伸过程中存在颈缩现象,工程应力应变数据不能真实反映薄膜塑性阶段的本构关系。基于工程、对数及有限元应力修正法得到的修正应力应变数据进行薄膜的单轴拉伸仿真,基于实验数据对比三种仿真结果。工程应力应变仿真结果与实验曲线最大误差为90.2%;对数应力应变仿真结果在位移5 mm内与实验最大误差为2%,位移5 mm后误差逐渐增大至61.6%;有限元修正后的应力应变仿真结果与实验数据基本吻合,最大误差为8%。修正应力与对数应力在应变0.5以内相同,应变0.5后,修正应力与对数应力的比值呈线性递增。基于有限元应力修正法的修正数据更能表达薄膜材料的真实应力应变关系,为薄膜的工程应用奠定了基础。
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关键词
薄膜
颈缩
真实应力应变
单轴拉伸仿真
有限元
应力
修正
法
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职称材料
题名
基于有限元修正法的薄膜温度本构构建及验证
1
作者
张贵鹏
付志强
刘昊喆
赵忠健
赵通
段利英
机构
天津科技大学轻工科学与工程学院
天津科技大学包装创新设计实验室
唐山学院机电工程学院
出处
《包装工程》
CAS
北大核心
2024年第13期69-78,共10页
基金
天津市教委科研计划(自然科学)(2019KJ209)。
文摘
目的由于薄膜在受力过程中易产生颈缩现象,且具有强烈的温度依赖性,现有工程应力-应变与本构模型均不能准确描述温度变化下的薄膜材料的载荷位移曲线,造成预测结果与实际严重不符,该问题亟待解决。方法在准静态拉伸(10 mm/min)与不同温度(-20、0、20、40、60℃)条件下,利用万能材料试验机对PE/PA/PE薄膜试样进行单轴拉伸试验,基于有限元修正法对材料的塑性应力进行修正,采用指数函数对PE/PA/PE薄膜的弹性模量、屈服强度进行描述,针对Johnson-Cook本构模型中的形函数进行修正,结合应变-温度耦合的温度项构建PE/PA/PE薄膜100%应变下的塑性应力-应变模型,在单层PE与五层PE/PA/PE/PA/PE薄膜中进行仿真验证。结果在-20~60℃下100%应变范围内薄膜颈缩从7.86 mm增加到8.12 mm;弹性模量、屈服强度与塑性应力随着温度的升高呈非线性降低;基于有限元修正法对真实应力应变进行修正并进行对比,发现相对误差由83.94%降低到4.73%;采用指数函数对弹性模量、屈服强度进行拟合,R2值分别为0.936和0.947;改进后的形函数与原模型对比,相对误差从42.5%降到6.49%;温度项与修正后的应力-应变最大相对误差为7.21%。将新构建的模型应用于PE与PE/PA/PE/PA/PE薄膜,最大相对误差为4.91%。结论在温度-20~60℃内,基于有限元修正法和修正后的本构模型能够很好地描述应变在100%以内的屈服强度、弹性模量和塑性应力随温度变化的规律,研究结果为薄膜的应用奠定了理论基础。
关键词
聚乙烯/尼龙/聚乙烯(PE/PA/PE)
有限元修正法
温度效应
弹塑性本构模型
Keywords
polyethylene/nylon/polyethylene(PE/PA/PE)
finite element correction method
temperature effect
elastoplastic constitutive model
分类号
TB484.3 [一般工业技术—包装工程]
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职称材料
题名
基于有限元对薄膜真实应力应变数据的修正
被引量：
3
2
作者
徐雅
付志强
周传浩
刘艳华
何争辉
张蕾
任慧慧
机构
天津科技大学轻工科学与工程学院包装创新设计实验室
天津茂创科技发展有限公司
出处
《塑料工业》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第7期144-147,116,共5页
基金
天津市教委科研计划(自然科学)(2019KJ209)。
文摘
由于薄膜拉伸过程中存在颈缩现象,工程应力应变数据不能真实反映薄膜塑性阶段的本构关系。基于工程、对数及有限元应力修正法得到的修正应力应变数据进行薄膜的单轴拉伸仿真,基于实验数据对比三种仿真结果。工程应力应变仿真结果与实验曲线最大误差为90.2%;对数应力应变仿真结果在位移5 mm内与实验最大误差为2%,位移5 mm后误差逐渐增大至61.6%;有限元修正后的应力应变仿真结果与实验数据基本吻合,最大误差为8%。修正应力与对数应力在应变0.5以内相同,应变0.5后,修正应力与对数应力的比值呈线性递增。基于有限元应力修正法的修正数据更能表达薄膜材料的真实应力应变关系,为薄膜的工程应用奠定了基础。
关键词
薄膜
颈缩
真实应力应变
单轴拉伸仿真
有限元
应力
修正
法
Keywords
Film
Necking
True Stress and Strain
Uniaxial Tensile Simulation
Finite Element Stress Correction Method
分类号
TP391.9 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于有限元修正法的薄膜温度本构构建及验证
张贵鹏
付志强
刘昊喆
赵忠健
赵通
段利英
《包装工程》
CAS
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于有限元对薄膜真实应力应变数据的修正
徐雅
付志强
周传浩
刘艳华
何争辉
张蕾
任慧慧
《塑料工业》
CAS
CSCD
北大核心
2021
3
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职称材料
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