第7章 LS-DYNA材料模型之金屬、橡膠、泡沫

1、第七章第七章 材料材料基本的材料行為和特性 金屬 橡膠 泡沫材料對獲得有用的仿真結果而言，材料的行為和特性可能是最令人頭痛的(老師的觀點) 非線性材料的行為經(jīng)常通過新的研究來更新 非線性材料的特性是不容易獲得的 常需采用簡化模型基本的材料行為彈塑性材料基本材料行為軟化 只要一個單元達到屈服，所有其他的單元將象屈服單元一樣在應力-應變曲線上進行彈性卸載 簡單的例子 有兩彈簧的 LPM 材料失效失效的單元不再承擔任何載荷，記錄在d3plot文件中 ，所以可以在顯示中刪除. 材料失效的方式最小時間步 - 當一單元扭曲時，時間步降低，嚴重的扭曲單元常表明材料已失效，只承擔小的載荷。然而，這些扭曲的單元

2、控制CPU的開銷和運行時間，刪除這些單元可使時間步增大。塑性應變 失效應力 *MAT_ADD_EROSION -一點積分的體單元 - 壓力、各種應力和應變準則保險板失效保險板失效應變率影響應變率影響（動力影響） - SRE 迅速加載可能導致材料特性的改變，特別是鋼材料 應變率 =材料變形的變化率實驗室實驗是準靜態(tài)，實際應用是動態(tài) SRE 主要支配小應變 ( 5%) 和低碳鋼 SRE 能影響失效應變應變率影響35XF-LT, Low Carbon Steel應變率影響 Cowper-Symonds由應變率相關因子縮放屈服應力 Johnson-Cook 由有效塑性應變率因子縮放流動應力 Gener

3、al由應變率相關因子縮放屈服應力 曲線：縮放因子對應變率 Strain rate dependent plasticity 曲線：屈服應力對有效應變率增加了復雜性各向異性多層材料其他材料材料類型 復合材料 陶瓷 紡織品 泡沫玻璃 金屬 塑料 橡膠 土壤/混凝土通用材料-金屬-橡膠-泡沫金屬1 *MAT_ELASTIC3 *MAT_PLASTIC_KINEMATIC24 *MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY*MAT_ORTHOTROPIC_ELASTIC *MAT_RESULTANT_PLASTICITY*MAT_ANISOTROPIC_ELASTIC *MAT_CL

4、OSED_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 *MA

5、T_RATE_SENSITIVE_POWERLAW*MAT_STRAIN_RATE_DEPENDENT *MAT_MODIFIED_ZERILLI_ARMSTRONG*MAT_PLASTICITY_WITH_DAMAGE -更多其它的1 *MAT_ELASTIC 定義線性材料 適用：梁，殼，體，厚殼輸入 密度 楊氏模量 泊松比 對于Bel-Schwer梁的軸向和彎曲阻尼3 *MAT_PLASTIC_KINEMATIC定義一個雙線性規(guī)則的材料適用：梁，殼，體，厚殼輸入 密度 屈服應力楊氏模量 切線模量泊松比 硬化參數(shù) Cowper-Symonds 應變率影響可獲得粘塑性公式 基于失效應變的單元刪

6、除3 *MAT_PLASTIC_KINEMATIC硬化24 *MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY定義雙線性規(guī)則或任意應力應變曲線適用：梁，殼，體，厚殼輸入 密度 屈服應力楊氏模量 切線模量或應力應變曲線泊松比 Cowper-Symonds SRE 或任意應變率相關可獲得粘塑性公式 基于塑性應變或最小時間步的單元刪除材料特性例子橡膠 超彈性材料 (something really stretchy)響應與路徑無關 通常認為是不可壓縮的，因為體積模量在數(shù)量上遠遠超過剪切模量7 *MAT_BLATZ-KO_RUBBER27 *MAT_MOONEY-RIVLIN_RUBBE

7、R31 *MAT_FRAZER-NASH_RUBBER77 *MAT_HYPERELASTIC_RUBBER77 *MAT_OGDEN_RUBBER87 *MAT_CELLULAR_RUBBER7 *MAT_BLATZ-KO_RUBBER 體和殼 幾乎不可壓縮的連續(xù)橡膠 泊松比固定為0.463 輸入 密度 剪切模量 適合聚氨酯橡膠 第二 Piola-Kirchoff 應力轉(zhuǎn)換為Cauchy 應力27 *MAT_MOONEY-RIVLIN_RUBBER體和殼Frazer-Nash 橡膠模型的簡化 泊松比(建議 0.49) 兩常數(shù): A 和 B 應變能密度函數(shù) I, II, III 為 Cauch

8、y-Green 張量不變量 C = 0.5A + B 2 (A + B) = 線彈性的剪切模量 如果 A = B = 0.0，則通過最小二乘法對 then they are calculated using a least square fit from uniaxial data via a load curve (A 和 B將在 d3hsp中輸出)27 *MAT_MOONEY-RIVLIN_RUBBERUniaxial 數(shù)據(jù)輸入選項31 *MAT_FRAZER-NASH_RUBBER 僅對體單元 超彈性規(guī)則的改進形式由 Kedington于1988年描述 泊松比: 0.49 0.50 應變

9、能函數(shù) I, J 應力不變量 輸入常數(shù)或力對測量長度的改變87 *MAT_CELLULAR_RUBBER僅對體單元Mooney-Rivlin 拉伸棒實驗標題*KEYWORD*TITLEMooney-Rivlin rubber tensile bar test - single solid element$ Run 1$ - original model from Brad Maker (LSTC)$ - clean-up deck$ - slight modifications to better document example$ J.D. Reid$ Units: lbf-s2/in, i

10、n, s, lbf, psi, lbf-in定義節(jié)點和單元定義邊界條件定義橫截面定義 Parts 和 Sections定義材料定義材料結果結果結果能量耗散這些材料的響應與路徑有關 土壤和可壓縮的泡沫代表一類當被壓縮或壓緊時變硬的材料 比如，土壤，當顆粒間有空間時有一確定的剛度，當壓縮時，材料變硬，土壤的卸載呈現(xiàn)線性，土壤不能承擔拉伸載荷 多孔泡沫有相似的行為，硬度更低，直到孔被壓縮。泡沫卸栽沿著加載路徑泡沫材料泡沫5 *MAT_SOIL_AND_FOAM14 *MAT_SOIL_AND_FOAM_FAILURE26 *MAT_HONEYCOMB38 *MAT_BLATZ_FO_FOAM53 *

11、MAT_CLOSED_CELL_FOAM57 *MAT_LOW_DENSITY_FOAM62 *MAT_VISCOUS_FOAM63 *MAT_CRUSHABLE_FOAM75 *MAT_BILKHU/DUBOIS_FOAM83 *MAT_FU_CHANG_FOAM 僅對體單元泡沫 泡沫部件相對周圍的結構是非常軟的 因此，接觸力常常在泡沫部件中導致沙漏出現(xiàn)，特別是模型網(wǎng)格較粗糙時 所以，全積分體單元是最好的選擇，在開始時排除沙漏問題常用的泡沫材料26 *MAT_HONEYCOMB散熱器，移動變形屏障 radiators, moving deformable barriers 正交各向異性材料 (不同方向不同的壓服強度)57 *MAT_LOW_DENSITY_FOAM 座位墊，側(cè)面沖擊假人的填料 有 hysteretic 應力-應變行為，但能接近恢復到原始形狀的材料62 *MAT_VISCOUS_FOAM 基于某一碰撞假人的吸收能量的泡沫63 *MAT_CRUSHABLE_FOAM 具有永久壓服的材料 (如expanded polystyrene, ureaformaldehyde 泡沫)泡沫材料模型例子定義節(jié)點和單元定義運動定義Parts 和Sections定義材料*MAT_SOIL_AND_FOAM壓縮中壓力為正體積應變定義為相對體積的自然對數(shù)，壓縮中為