断裂仿真中的网格尺寸效应与断裂曲线修正

有限元仿真模拟方法可实现对结构材料从变形到破坏全过程的有效预测,而仿真模型建立的精度对于预测的准确性至关重要。应用有限元对标优化方法建立DP780材料的光滑拉伸、缺口拉伸及剪切拉伸试样的准静态仿真模型。划分不同网格尺寸,逆推得到材料的大变形本构曲线,以及各试样的应力三轴度、罗德角参数,系统研究了网格尺寸对材料拉伸本构曲线及韧性断裂参数逆推结果的影响。基于Lou-Huh(2012)断裂准则模型建立了不同网格尺寸下的断裂曲线。采用GISSMO理论建立断裂应变的网格尺寸效应修正函数,并对平面应力条件下的断裂曲线进行修正。研究结果表明:随着网格的细化,塑性应变-真应力曲线的对标结果向大应变方向延伸并趋于收敛,相同试样所标定的应力三轴度值与临界断裂应变值增大。随着网格尺寸的增大,临界断裂应变呈现指数形式递减,网格尺寸大于2 mm后趋于平稳。基于网格尺寸效应修正的韧性断裂模型可有效降低材料断裂仿真分析对网格尺寸的敏感性。