GTN模型參數(shù)敏感性分析及其在鋼節(jié)點性能研究中的應(yīng)用.pdf

1、GTN(Gurson-Tvergaard-Needleman)模型是分析金屬材料損傷斷裂的有力工具，而目前將GTN模型引入到鋼節(jié)點的損傷斷裂分析中尚有兩大問題需要解決:GTN模型參數(shù)識別工作量大，參數(shù)值選取誤差較大;現(xiàn)有的含GTN模型的子程序在有限元分析中收斂性不好，妨礙了GTN模型的工程應(yīng)用。本文將致力于解決這兩大問題，具體工作如下:
　　(1)進行GTN模型單參數(shù)變化敏感性分析。利用ABAQUS有限元分析軟件，建立缺口圓鋼棒試

2、件單軸拉伸模型。設(shè)計29個算例，在給定參數(shù)基準值處逐個改變GTN模型參數(shù)值，計算得到各算例軸拉極限荷載和斷裂位移作為模擬結(jié)果指標，用曲線擬合極限荷載、斷裂位移與GTN參數(shù)不同水平之間的關(guān)系，獲取其對各參數(shù)的敏感度。結(jié)果表明，在給定參數(shù)基準值處:參數(shù)變化對斷裂位移較極限荷載影響更大;極限荷載對各參數(shù)敏感性由大到小依次是初始孔洞體積分數(shù)f0、形核粒子體積分數(shù)fn、形核應(yīng)變標準差sn、形核時的平均等效塑性應(yīng)變εn、模型修正系數(shù)q2、模型修正系

3、數(shù)q1、材料失效時的孔洞體積分數(shù)fF;斷裂位移對各參數(shù)敏感性從大到小依次是f0、fn、q2、εn、fF、q1、sn。
　　(2)進行GTN模型多參數(shù)變化敏感性分析，研究GTN模型參數(shù)在常用范圍內(nèi)變化時對分析結(jié)果的影響程度，以研究分析結(jié)果對參數(shù)變化的敏感性。將參數(shù)分成q1、q2和f0、fn、fF、εn、sn兩組。以單拉缺口圓棒試件為研究對象，分別采用正交試驗方法，設(shè)計各參數(shù)取值。分析各參數(shù)對極限荷載和斷裂位移預(yù)測結(jié)果的影響程度及趨勢

4、。結(jié)果表明:在常用取值范圍內(nèi)所有參數(shù)對極限荷載影響都沒有超過3％，但對斷裂位移有顯著影響。斷裂位移對f0、fn最為敏感，對q2、fF、εn、sn、q1敏感性次之。q1、q2的不同取值方法會影響斷裂位移大小以及斷裂位移對fF的敏感度，但不會影響分析結(jié)果隨f0、fn、εn、sn變化而變化的規(guī)律。
　　(3)為解決GTN模型分析實際工程問題時收斂性不好的問題，編寫VUMAT子程序，將GTN模型引入ABAQUS軟件的顯式分析中。將該新編子