第三章-LS-DYNA材料模型

DYNA高级应用培训3、材料模型登录协同仿真时代对获得有用的仿真结果而言，材料的行为和特性可能是最令人头痛的非线性材料的行为经常通过新的研究来更新非线性材料的特性是不容易获得的,常需采用简化模型第七章材料登录协同仿真时代失效的单元不再承担任何载荷，记录在d3plot文件中，所以可以在显示中删除.材料失效的方式»最小时间步当一单元扭曲时，时间步降低，严重的扭曲单元常表明材料已失效，只承担小的载荷。然而，这些扭曲的单元控制CPU的开销和运行时间，删除这些单元可使时间步增大。»塑性应变»失效应力材料失效登录协同仿真时代»*MAT_ADD_EROSION一点积分的体单元压力、各种应力和应变准则登录协同仿真时代应变率影响（动力影响）-SRE»迅速加载可能导致材料特性的改变，特别是一些金属材料»应变率=材料变形的变化率»实验室实验是准静态，实际应用是动态»SRE与材料晶体结构有关»SRE能影响失效应变»SRE对低碳钢影响尤其大应变率影响登录协同仿真时代应变率影响35XF-LT,LowCarbonSteel登录协同仿真时代Cowper-Symonds»由应变率相关因子缩放屈服应力Johnson-Cook»由有效塑性应变率因子缩放流动应力General»由应变率相关因子缩放屈服应力–曲线：缩放因子对应变率Strainratedependentplasticity»曲线：屈服应力对有效应变率应变率影响登录协同仿真时代复合材料陶瓷纺织品泡沫玻璃金属塑料橡胶土壤/混凝土材料类型登录协同仿真时代1*MAT_ELASTIC3*MAT_PLASTIC_KINEMATIC24*MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY*MAT_ORTHOTROPIC_ELASTIC*MAT_RESULTANT_PLASTICITY*MAT_ANISOTROPIC_ELASTIC*MAT_CLOSED_FORM_SHELL_PLASTICITY*MAT_ELASTIC_PLASTIC_HYDRO*MAT_BARLAT_ANISOTROPIC_PLASTICITY*MAT_STEINBERG*MAT_PLASTIC_GREEN-NAGHDI_RATE*MAT_ISOTROPIC_ELASTIC_PLASTIC*MAT_3-PARAMETER-BARLAT*MAT_JOHNSON_COOK*MAT_TRANSVERSELY_ANISOTROPIC*MAT_ORIENTED_CRACK*MAT_BAMMAN_DAMAGE*MAT_POWER_LAW_PLASTICITY*MAT_RATE_SENSITIVE_POWERLAW*MAT_STRAIN_RATE_DEPENDENT*MAT_MODIFIED_ZERILLI_ARMSTRONG*MAT_PLASTICITY_WITH_DAMAGE----更多其它的金属登录协同仿真时代1*MAT_ELASTIC定义线性材料适用：梁，壳，体，厚壳输入»密度»杨氏模量»泊松比对于Bel-Schwer梁的轴向和弯曲阻尼登录协同仿真时代3*MAT_PLASTIC_KINEMATIC定义一个双线性规则的材料适用：梁，壳，体，厚壳输入»密度屈服应力»杨氏模量切线模量»泊松比硬化参数Cowper-Symonds应变率影响»可获得粘塑性公式基于失效应变的单元删除登录协同仿真时代3*MAT_PLASTIC_KINEMATIC登录协同仿真时代硬化登录协同仿真时代24*MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY定义双线性规则或任意应力应变曲线适用：梁，壳，体，厚壳输入»密度屈服应力»杨氏模量切线模量或应力应变曲线»泊松比Cowper-SymondsSRE或任意应变率相关»可获得粘塑性公式基于塑性应变或最小时间步的单元删除登录协同仿真时代通常认为是不可压缩的，因为体积模量在数量上远远超过剪切模量7*MAT_BLATZ-KO_RUBBER27*MAT_MOONEY-RIVLIN_RUBBER31*MAT_FRAZER-NASH_RUBBER77*MAT_HYPERELASTIC_RUBBER77*MAT_OGDEN_RUBBER87*MAT_CELLULAR_RUBBER橡胶登录协同仿真时代体和壳用于接近不可压缩橡胶材料泊松比固定为0.463输入»密度»剪切模量适合聚氨酯橡胶第二Piola-Kirchoff应力与Cauchy应力之间有转换公式该模型常用于表达中等程度大应变的橡胶特性.输入剪切模量可以得到一种稍微可压的材料.没有详细数据时可选用该模型.更加完善的橡胶超弹性材料是27和31号材料.7*MAT_BLATZ-KO_RUBBER登录协同仿真时代体和壳Frazer-Nash橡胶模型的简化用于定义稍微可压缩橡胶材料泊松比(建议0.49-0.495)两常数:A和B应变能密度函数–I,II,III为Cauchy-Green张量不变量–C=0.5A+B––2(A+B)=线弹性的剪切模量27*MAT_MOONEY-RIVLIN_RUBBER登录协同仿真时代该模型可以得到稍微可压缩的超弹性材料.常用于大应变的橡胶材料.程序中,可以用单轴拉伸实验的结果和轴向标距,以及轴力与标距长度改变量代替输入参数A和B.登录协同仿真时代27*MAT_MOONEY-RIVLIN_RUBBER登录协同仿真时代仅对体单元超弹性规则的改进形式由Kedington于1988年描述泊松比:0.490.50应变能函数»I,J应力不变量31*MAT_FRAZER-NASH_RUBBER登录协同仿真时代仅对体单元87*MAT_CELLULAR_RUBBER登录协同仿真时代能量耗散材料的响应与路径有关土壤和可压缩的泡沫代表一类当被压缩或压紧时变硬的材料比如，土壤，当颗粒间有空间时有一确定的刚度，当压缩时，材料变硬，土壤的卸载呈现线性，土壤不能承担拉伸载荷多孔泡沫有相似的行为，硬度更低，直到孔被压缩。泡沫卸载沿着加载路径泡沫材料登录协同仿真时代5*MAT_SOIL_AND_FOAM14*MAT_SOIL_AND_FOAM_FAILURE26*MAT_HONEYCOMB38*MAT_BLATZ_FO_FOAM53*MAT_CLOSED_CELL_FOAM57*MAT_LOW_DENSITY_FOAM62*MAT_VISCOUS_FOAM63*MAT_CRUSHABLE_FOAM75*MAT_BILKHU/DUBOIS_FOAM83*MAT_FU_CHANG_FOAM仅对体单元泡沫登录协同仿真时代泡沫部件相对周围的结构是非常软的因此，接触力常常在泡沫部件中导致沙漏出现，特别是模型网格较粗糙时所以，全积分体单元是最好的选择，在开始时排除沙漏问题登录协同仿真时代53*MAT_CLOSED_CELL_FOAM闭室泡沫:•开发用于低密度聚氨酯(常用于船用集装箱及汽车设计中的冲击限制物建模)•要输入DENS,EX,初始泡沫压力Po,泡沫聚合密度比率•包括封闭气压效应•NUXY趋向于零•屈服条件:y=a+b(1+c)•其中a,b和c为实验确定的参数,=V/Vo+o-1•其中V是当前体积,Vo是初始体积,o是初始体积应变登录协同仿真时代57*MAT_LOW_DENSITY_FOAM•低密度泡沫:–主要用于模拟汽车座位垫，侧面冲击假人的填料–有hysteretic应力-应变行为，但能接近恢复到原始形状的材料–需要输入密度DENS和弹性模量EX–采用载荷曲线标识号(LCID)输入应力应变行为–对于压缩，模型用可能的能量耗散来假设材料的滞后行为–对于拉伸，直到拉伸截止应力以前模型均表现为线性行为–NUXY近似的设为零–使用滞后卸载时，如果衰减常数=0，重新加载将会沿卸载曲线进行–如果非零,初始载荷由1-e-t决定，可用粘性系数(0.05-0.5)模拟阻尼效应–体积粘度如果标记为1，则被激活–滞后卸载使用形状卸载因数，数值上小于1－能量耗散–输入的滞后卸载(HU)因数在0到1之间，如果HU=1，就没有能量耗散登录协同仿真时代62*MAT_VISCOUS_FOAM粘性泡沫:•在碰撞模拟中吸能泡沫常用于模拟吸能材料（例如假人）•仅用于压缩载荷下的实体模型•由平行的非线性弹簧和粘性阻尼构成•需要有DENS,EX(初始杨氏模量E1)和NUXY•弹性刚度E’定义为:E’=E1V-n1其中n1是弹性刚度幂率•粘性系数V’定义为:V’=V2|1-V|n2其中V2=初始粘度系数n2=粘度系数幂率登录协同仿真时代63*MAT_CRUSHABLE_FOAM可压碎泡沫:•用于可永久压服的材料（如聚苯乙烯固体）•可选择粘性阻尼和截止张力（撕裂）•卸载认为是完全弹性过程•拉伸按照完全弹塑性处理•需DENS,EX,NUXY•需输入定义屈服应力与体积应变的载荷曲线•体积应变为:=1–V其中V为当前体积和初始体积之比登录协同仿真时代26*MAT_HONEYCOMB蜂窝材料:•正交各向异性可压碎泡沫为侧面冲击缓冲器前端材料和航空结构而开发•可以分别定义法向应力和剪切应力的非线性行为•需要DENS,EX,NUXY和粘性系数•需输入完全压紧的蜂房的屈服应力和体积•需输入弹性模量和每个正交方向上的应力与相对体积或体积应变载荷曲线登录协同仿真时代压缩中压力为正体积应变定义为相对体积的自然对数，压缩中为负相对体积定义为当前体积与初始体积的比值列表数据应该以压缩增加的方式排列如果压力降低到切断值，则保持为该值体积应变和压力登录协同仿真时代体积应变和压力登录协同仿真时代体积应变和压力登录协同仿真时代*mat_null+EOS(常见流体)*mat_high_explosive+EOS（炸药）*MAT_ELASTIC_PLASTIC_HYDRO+EOS（固体在高应变率下的流体表现）*mat_3-parameter_barlat（三参数的BARLAT各向异性塑性金属材料）*mat_transversely_elastic_plastic（横向各向异性金属材料）*mat_fabric（气囊、丝织物）*mat_composite_failure_options_model（实体或壳复合材料）*mat_seatbelt（安全带材料）*mat_thermal_options（材料热物理参数）*user_defined_material_models（用户自定义材料的参数输入）其它常用的材料模式登录协同仿真时代@ansys.com.cnWelcometoANSYS谢谢！