ANSYS-LS-DYNA-顯式動力學-培訓手冊-第三天

1、材料的定義材料的定義第第3-1章章Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016

2、303-2材料的定義材料的定義本章目標本章目標本章內(nèi)容覆蓋了本章內(nèi)容覆蓋了ANSYS/LS-DYNA中材料模式的選擇與定義中材料模式的選擇與定義標題標題:A. 現(xiàn)有的材料模型現(xiàn)有的材料模型B. ANSYSLS-DYNA材料的圖形操作界面（材料的圖形操作界面（GUI）C. 輸入材料數(shù)據(jù)輸入材料數(shù)據(jù)D. 線彈性材料線彈性材料E. 非線性彈性材料非線性彈性材料F. 塑性材料塑性材料G. 應變率無關各向同性塑性材料應變率無關各向同性塑性材料H. 應變率相關各向同性塑性材料應變率相關各向同性塑性材料I.應變率相關各向異性塑性材料應變率相關各向異性塑性材料J. 壓力相關塑性材料壓力相關塑性材料K. 溫度敏

3、感塑性材料溫度敏感塑性材料L. 狀態(tài)方程模型狀態(tài)方程模型Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inve

4、ntory #0016303-3材料的定義材料的定義 本章目標本章目標標題標題 (續(xù)續(xù)):M. 空材料空材料 N. 損傷模型損傷模型O. 泡沫材料泡沫材料P. 離散單元性質(zhì)離散單元性質(zhì)Q. 索單元性質(zhì)索單元性質(zhì)R. 剛性材料剛性材料S. 一般材料定義指導一般材料定義指導T. 材料定義練習材料定義練習Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/L

5、S-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-4材料的定義材料的定義A. 可用的材料模型可用的材料模型ANSYS/LS-DYNA支持比支持比ANSYS隱式更大的材料庫，因此，它幾乎能模擬隱式更大的材料庫，因此，它幾乎能模擬任何實際問題。任何實際問題。ANSYS/LS-DYNA材料庫提供許多特性，其中包括材料庫提供許多特性，其中包括 :考慮應變失效的應變率相關塑性材料模型

6、考慮應變失效的應變率相關塑性材料模型溫度相關和溫度敏感塑性材料模型溫度相關和溫度敏感塑性材料模型狀態(tài)方程和空材料模型（鳥撞分析等）狀態(tài)方程和空材料模型（鳥撞分析等）為了使用方便，這些材料模型分為為了使用方便，這些材料模型分為5組組GUI菜單菜單:LinearNonlinearEquation of StateDiscrete Element PropertiesRigid MaterialsExplicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with

7、ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-5材料的定義材料的定義B. ANSYS/LS-DYNA材料圖形用戶界面材料圖形用戶界面材料材料GUI目錄樹圖結(jié)構(gòu)與隱式目錄樹圖結(jié)構(gòu)與隱式ANSYS一致一致.IIIIIIIVVExplicit Dynamics with ANSYS/

8、LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-6材料的定義材料的定義. ANSYS/LS-DYNA材料圖形用戶界面材料圖形用戶界面

9、現(xiàn)有的現(xiàn)有的ANSYS/LS-DYNA材料庫包括材料庫包括: Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002I

10、nventory #0016303-7材料的定義材料的定義 ANSYS/LS-DYNA材料圖形用戶界面材料圖形用戶界面材料輸入方法簡單不易出錯材料輸入方法簡單不易出錯圖形用戶界面禁止密度隨溫度變化的輸入圖形用戶界面禁止密度隨溫度變化的輸入不再使用不再使用MPMOD和和MPUNDO命令命令圖形用戶界面能接受直接批處理輸入方式圖形用戶界面能接受直接批處理輸入方式 (w/o MPMOD)Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS

11、/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-8材料的定義材料的定義C. 輸入材料數(shù)據(jù)輸入材料數(shù)據(jù)ANSYS/LS-DYNA中大多數(shù)材料需要輸入密度中大多數(shù)材料需要輸入密度 (DENS), 楊氏模量楊氏模量(EX)和泊和泊松比松比 (NUXY or PRXY) , 這些定義都使用這些定義

12、都使用MP命令。命令。在在ANSYS/LS-DYNA中，一些材料模型需要輸入載荷曲線。這些曲線用來中，一些材料模型需要輸入載荷曲線。這些曲線用來定義材料的兩個變量的相關性，例如屈服應力隨塑性應變的變化。定義材料的兩個變量的相關性，例如屈服應力隨塑性應變的變化。使用兩組數(shù)組和使用兩組數(shù)組和EDCURVE 定義載荷曲線定義載荷曲線:Preprocessor Material Props Curve Options .通常，應力應變數(shù)據(jù)是指通常，應力應變數(shù)據(jù)是指真應力真應力與與真應變格式真應變格式Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dyn

13、amics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-9材料的定義材料的定義. 輸入材料數(shù)據(jù)輸入材料數(shù)據(jù)通過通過EDCURVE, LIST或或EDCURVE, PLOT命令檢查應力應變

14、數(shù)據(jù)命令檢查應力應變數(shù)據(jù)EDCURVE, LISTCurve starts at Yield PointExplicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training

15、 ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-10材料的定義材料的定義D. 線彈性材料線彈性材料線彈性線彈性材料中包括四種不同的材料模型材料中包括四種不同的材料模型:流體流體 : 充滿流體的容器在沖擊載荷下的彈性性質(zhì)充滿流體的容器在沖擊載荷下的彈性性質(zhì)各向同性各向同性 : 材料性質(zhì)各個方向都相同材料性質(zhì)各個方向都相同正交各向異性正交各向異性 : 3個相互正交對稱平面上的性質(zhì)不同個相互正交對稱平面上的性質(zhì)不同各向異性各向異性 : 材料中一點的性質(zhì)與該點在材料中的位置無關材料中一點的性質(zhì)與該點在材料中的位置無關線彈性材料沒有塑性變形而完全由線彈性材料沒有塑性變形而完

16、全由虎克定律虎克定律來定義來定義:流體流體 : EDMP, FLUID, MAT, K彈性流體模型要求輸入彈性流體模型要求輸入DENS（密度）、密度）、K（體積模量）體積模量）體積模量可以通過體積模量可以通過EDMP命令直接輸入或者由命令直接輸入或者由EX和和NUXY的值用下式自動計算的值用下式自動計算:)21 (3EKjijIc Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dyna

17、mics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-11材料的定義材料的定義. 線彈性材料線彈性材料各向同性各向同性 :大多數(shù)工程材料（例如鋼鐵）都是各向同性的大多數(shù)工程材料（例如鋼鐵）都是各向同性的通過通過DENS、EX和和NUXY定義即可定義即可正交各向異性正交各向異性 : EDMP, ORTHO正交各向異性材料通過正交各向異性材料通過9

18、個獨立的常數(shù)和個獨立的常數(shù)和DENS定義定義橫向各向同性材料（正交各向異性的一種特例）通過橫向各向同性材料（正交各向異性的一種特例）通過5個獨立的常數(shù)個獨立的常數(shù)(EXX, EZZ, NUXY, NUXZ, GXY)和和 DENS定義定義正交各向異性材料的定義與正交各向異性材料的定義與EDLCS命令所定義的坐標系編號有關命令所定義的坐標系編號有關: Preprocessor: Material Props Local CS Create Local CS各向異性各向異性 : EDMP, ORTHO 和和 TB, ANEL各向異性材料通過各向異性材料通過21個相互獨立的參數(shù)和個相互獨立的參數(shù)和D

19、ENS定義定義使用局部坐標系使用局部坐標系 (EDLCS) 和數(shù)據(jù)表和數(shù)據(jù)表 (TB,ANEL)Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Man

20、ualMarch 7, 2002Inventory #0016303-12材料的定義材料的定義E. 非線性彈性材料非線性彈性材料非線性彈性非線性彈性材料包括三種材料模型材料包括三種材料模型:Blatz-Ko模型模型: 可壓縮泡沫材料（例如聚氨酯橡膠）可壓縮泡沫材料（例如聚氨酯橡膠）Mooney-Rivlin模型模型 : 不可壓橡膠材料不可壓橡膠材料粘彈性材料粘彈性材料 : 玻璃和類玻璃材料玻璃和類玻璃材料非線性彈性材料能夠經(jīng)受大的可恢復彈性變形。所有的非線性彈性材料能夠經(jīng)受大的可恢復彈性變形。所有的超彈超彈材料材料(Blatz-Ko 和和 Mooney-Rivlin)應變是可逆的，但是應變是可

21、逆的，但是粘彈性粘彈性材料粘性部分的應變是不可逆材料粘性部分的應變是不可逆的，彈性應變部分是可逆的。的，彈性應變部分是可逆的。Blatz-Ko 超彈模型超彈模型 :Blatz-Ko 材料模型只用于壓縮下的橡膠材料材料模型只用于壓縮下的橡膠材料ANSYS/LS-DYNA自動設定泊松比自動設定泊松比 (NUXY)為為 0.463，因此因此僅僅需要輸入需要輸入DENS和和GXY材料響應通過應變能密度函數(shù)材料響應通過應變能密度函數(shù)W定義定義,是應變不變量和32 522332IIIGxyWExplicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics

22、with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-13材料的定義材料的定義. 非線性彈性材料非線性彈性材料Mooney-Rivlin 超彈材料超彈材料 : TB, MOONEY, , , ,

23、TBOPT用于定義不可壓縮橡膠的材料響應用于定義不可壓縮橡膠的材料響應與與ANSYS隱式雙參數(shù)模型基本相同隱式雙參數(shù)模型基本相同需要輸入需要輸入DENS, NUXY, 和常數(shù)和常數(shù)C10 和和 C01為保證不可壓縮性質(zhì)為保證不可壓縮性質(zhì), NUXY 必須在必須在 0.49和和0.50間間取值取值Mooney-Rivlin系數(shù)可以直接輸入系數(shù)可以直接輸入(TBOPT=0)或者通過或者通過LS-DYNA對測試數(shù)據(jù)的計對測試數(shù)據(jù)的計算得到算得到 (TBOPT=2)。對后一種情況，舉例如下對后一種情況，舉例如下: TB, MOONEY, 1, , , 2 ! 材料材料1的計算數(shù)據(jù)的計算數(shù)據(jù) TBDAT

24、A, 1, 0.0, 0.0 ! C10 和和 C01 設為零設為零 TBDATA, 3, L0 , w, t ! 樣品的原始長度、寬度和厚度樣品的原始長度、寬度和厚度 TBDATA, 6, LCID ! 長度變化與力載荷曲線數(shù)據(jù)長度變化與力載荷曲線數(shù)據(jù) 注注: 如果如果L0 , w和和t都等于都等于1.0, 那么那么LCID =工程應力工程應力vs. 應變應變 材料響應通過應變能密度函數(shù)材料響應通過應變能密度函數(shù)W定義：定義： 1 , 2 和和 3 是應變不變量，是應變不變量，K 是體積模量。是體積模量。2320111015 .3C3CWExplicit Dynamics with ANSY

25、S/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-14材料的定義材料的定義. 非線性彈性材料非線性彈性材料粘彈性材料粘彈性材料 :

26、 TB, EVISC這類材料具有這類材料具有彈性彈性（變形可恢復）部分和（變形可恢復）部分和粘性粘性（變形不可恢復）部分（變形不可恢復）部分用于模擬類玻璃材料和火箭固體燃料等用于模擬類玻璃材料和火箭固體燃料等剪切關系由下式表達剪切關系由下式表達:除了密度除了密度 DENS, 還需輸入以下參數(shù)還需輸入以下參數(shù): Go = 短期短期 (初始初始) 彈性剪切模量彈性剪切模量 G = 長期長期 (無限無限)彈性剪切模量彈性剪切模量 K = 彈性體積模量彈性體積模量 1/ = 衰減常數(shù)衰減常數(shù) toe)GG(GtGExplicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Expli

27、cit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-15材料的定義材料的定義F. 塑性材料塑性材料塑性材料塑性材料模型包含模型包含ANSYS/LS-DYNA中大多數(shù)非線

28、性中大多數(shù)非線性非彈性非彈性材料。要根據(jù)所材料。要根據(jù)所分析材料的類型、應用領域和材料常數(shù)的可獲取性來選擇某個特定塑性模型分析材料的類型、應用領域和材料常數(shù)的可獲取性來選擇某個特定塑性模型。塑性模型可以分為五類塑性模型可以分為五類:類別類別 1：應變率和塑性無關的各向同性材料應變率和塑性無關的各向同性材料類別類別 2: 應變率和塑性相關的各向同性材料應變率和塑性相關的各向同性材料類別類別 3: 應變率和塑性無關的各向異性材料應變率和塑性無關的各向異性材料類別類別 4: 壓力相關塑性壓力相關塑性類別類別 5: 溫度敏感塑性溫度敏感塑性為分析材料選擇正確的類別為分析材料選擇正確的類別非常重要非常重

29、要， 在某類別內(nèi)選擇特定的模型相比就不在某類別內(nèi)選擇特定的模型相比就不那么重要了，這通常取決于材料數(shù)據(jù)的可獲取性。那么重要了，這通常取決于材料數(shù)據(jù)的可獲取性。Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics wit

30、h ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-16材料的定義材料的定義. 塑性材料塑性材料大多數(shù)非線性有限元分析精確性的關鍵在于材料常數(shù)的質(zhì)量。為了得到最好大多數(shù)非線性有限元分析精確性的關鍵在于材料常數(shù)的質(zhì)量。為了得到最好的結(jié)果，應該從材料供應者那里得到材料常數(shù)或者去做材料特性分析。的結(jié)果，應該從材料供應者那里得到材料常數(shù)或者去做材料特性分析。一些塑性模型需要輸入附加的狀態(tài)方程一些塑性模型需要輸入附加的狀態(tài)方程 (EOS)。這些方程將會在介紹完所有這些方程將會在介紹完所有的塑性模型后進行詳細的討論。的塑性模型

31、后進行詳細的討論。Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-17材料

32、的定義材料的定義G. 應變率無關各向同性塑性材料應變率無關各向同性塑性材料類別類別1: 應變率和塑性無關的應變率和塑性無關的 各向同性材料各向同性材料1a: 經(jīng)典的經(jīng)典的雙線性隨動硬化雙線性隨動硬化 (BKIN)1b: 經(jīng)典的經(jīng)典的雙線性等向硬化雙線性等向硬化 (BISO)BKIN 和和 BISO : TB, BKIN 和和 TB, BISO這些模型通常用于整個成形持續(xù)時間相對較長的過程（例如金屬板沖壓），這些模型通常用于整個成形持續(xù)時間相對較長的過程（例如金屬板沖壓），以及大多數(shù)工程材料中（鋼、鋁、鑄鐵等）。以及大多數(shù)工程材料中（鋼、鋁、鑄鐵等）。兩種模型都有兩個斜率，彈性模量兩種模型都有兩

33、個斜率，彈性模量(EX)和切向模量和切向模量(ETAN) 來表達材料的應力來表達材料的應力應變行為。應變行為。 BKIN和和BISO模型所需輸入的參數(shù)相同模型所需輸入的參數(shù)相同 : MP命令定義命令定義DENS, EX和和NUXYTB和和TBDATA命令定義屈服應力和切向模量命令定義屈服應力和切向模量Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/

34、LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-18材料的定義材料的定義.應變率無關各向同性塑性材料應變率無關各向同性塑性材料BKIN和和BISO模型的差別僅在于硬化假設不同。模型的差別僅在于硬化假設不同。 隨動硬化隨動硬化假設二次屈服發(fā)生在假設二次屈服發(fā)生在2 y 等向硬化等向硬化假設二次屈服發(fā)生在假設二次屈服發(fā)生在2 maxBISO模型允許有模型允許有溫度相關溫度相

35、關:預加熱載荷分析和熱瞬態(tài)分析預加熱載荷分析和熱瞬態(tài)分析 (見見第第2-1章章)指定六個溫度條件下的材料數(shù)據(jù)指定六個溫度條件下的材料數(shù)據(jù)使用使用MPTEMP, MPDATA, TBTEMP和和TBDATA設定高屈服應力模擬熱彈性材料設定高屈服應力模擬熱彈性材料Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit D

36、ynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-19類別類別2:應變率和塑性相關的應變率和塑性相關的 各向同性材料各向同性材料2a: 塑性隨動塑性隨動: 帶有失效應變的帶有失效應變的Cowper-Symonds模型模型2b:冪率硬化冪率硬化: 帶有強度和硬化系數(shù)的帶有強度和硬化系數(shù)的Cowper-Symonds模型模型2c: 分段線性分段線性: 帶有多線性曲線和失效應變的帶有多線性曲線和失效應變的Cowper-

37、Symonds模型模型2d: 率相關率相關: 通過載荷曲線和失效應力定義應變率通過載荷曲線和失效應力定義應變率2e: 應變率敏感應變率敏感: 超塑性成形的超塑性成形的Ramburgh-Osgood模型模型模型模型2a - 2d可用于一般材料和各向同性材料的塑性成形分析可用于一般材料和各向同性材料的塑性成形分析模型模型2a - 2c利用利用Cowper-Symonds 模型，模型的屈服應力與應變率因子有關模型，模型的屈服應力與應變率因子有關:P1C1 材料的定義材料的定義H.應變率相關各向同性塑性材料應變率相關各向同性塑性材料C和和P是是Cowper-Symonds應變率參數(shù)。應變率參數(shù)。Exp

38、licit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-20塑性隨動塑性隨動 : TB,

39、 PLAW, , , , 1雙線性硬化塑性雙線性硬化塑性 ( y 和和 ETAN)硬化參數(shù)硬化參數(shù) 在在 0 (kinematic) 和和 1 (isotropic)之間之間失效應變決定刪除失效單元失效應變決定刪除失效單元屈服應力屈服應力:材料的定義材料的定義.應變率相關各向同性塑性材料應變率相關各向同性塑性材料其中其中 0 是初始屈服應力是初始屈服應力, peff 是有效塑性應變是有效塑性應變,Ep 是塑性硬化模量，由此公式確定是塑性硬化模量，由此公式確定 :effo1EC1pPPy tantanPEEEEEExplicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Ex

40、plicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-21材料的定義材料的定義.應變率相關各向同性塑性材料應變率相關各向同性塑性材料冪率硬化冪率硬化 : TB, P

41、LAW, , , , 4帶有雙線性等向強化的塑性行為帶有雙線性等向強化的塑性行為強度系數(shù)強度系數(shù)k和硬化系數(shù)和硬化系數(shù)n定義的冪率硬化定義的冪率硬化屈服應力屈服應力:npePyeff1kC1 其中其中 e 是彈性應變。是彈性應變。Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with AN

42、SYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-22材料的定義材料的定義.應變率相關各向同性塑性材料應變率相關各向同性塑性材料分段線性分段線性 : TB, PLAW, , , , 8模型在求解時非常有效，通常用于碰撞分析模型在求解時非常有效，通常用于碰撞分析與與ANSYS 隱式中的隱式中的TB, MISO模型類似模型類似用有效真應力與有效真應變載荷曲線定義應力應變行為用有效真應力與有效真應變載荷曲線定義應力應變行為輸入失效應變，以確定需要刪

43、除的單元輸入失效應變，以確定需要刪除的單元屈服面由屈服面由 Cowper-Symonds 模型針對率相關進行縮放模型針對率相關進行縮放Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-D

44、YNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-23材料的定義材料的定義.應變率相關各向同性塑性材料應變率相關各向同性塑性材料率相關率相關 : TB, PLAW, , , , 5這是最普通的應變率相關的塑性模型，因為彈性模量這是最普通的應變率相關的塑性模型，因為彈性模量(E) 、屈服應力、屈服應力( y) 、切向模量切向模量(ETAN)和失效應力和失效應力( FAIL)均可以應變的函數(shù)形式輸入。均可以應變的函數(shù)形式輸入。給定塑性應變率后的屈服應力如下定義給定塑性應變率后的屈服應力如下定義:effpipioiyE其中其中LCID 1 =

45、 defines y as a function of LCID 2 = defines E as a function ofLCID 3 = defines ETAN as function ofLCID 4 = defines effective von Mises stress at failure as a function ofeff eff eff eff Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DY

46、NA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-24材料的定義材料的定義.應變率相關各向同性塑性材料應變率相關各向同性塑性材料nmyk 應變率敏感應變率敏感 : TB, PLAW, , , , 2是專門用于超塑性成形的特定模型。是專門用于超塑性成形的特定模型。Ramburgh-Osgood本構(gòu)關系的屈

47、服應力如下本構(gòu)關系的屈服應力如下 :其中其中k 是材料系數(shù)是材料系數(shù), m 是硬化系數(shù)是硬化系數(shù), n 是應變率參數(shù)是應變率參數(shù), 是應變率。是應變率。 Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with

48、ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-25材料的定義材料的定義I.應變率相關各向異性塑性材料應變率相關各向異性塑性材料類別類別 3:應變率相關各向異性塑性材料應變率相關各向異性塑性材料3a: 橫向各向異性橫向各向異性: 應變率相關應變率相關Hills屈服準則屈服準則3b: 3參數(shù)參數(shù)Barlat: 用于鋁板成形等正交各向異性模型用于鋁板成形等正交各向異性模型3c: Barlat各向異性各向異性: 三維連續(xù)體成形各向異性模型三維連續(xù)體成形各向異性模型3d: 橫向各向異性成形極限圖硬化橫向各向異性成形極限圖硬

49、化模型模型3a用于模擬常規(guī)各向異性材料的高應變率成形過程用于模擬常規(guī)各向異性材料的高應變率成形過程模型模型3b和和3c由由ALCOA開發(fā)專用于金屬鋁的加工成形開發(fā)專用于金屬鋁的加工成形模型模型3d專用于鈑金成形專用于鈑金成形Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS

50、/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-26材料的定義材料的定義.應變率相關各向異性塑性材料應變率相關各向異性塑性材料橫向各向異性橫向各向異性 : TB, PLAW, , , , 7通常用于各向異性的鈑金成形通常用于各向異性的鈑金成形可以通過定義載荷曲線參數(shù)來表達有效屈服應力和有效塑性應變的關系可以通過定義載荷曲線參數(shù)來表達有效屈服應力和有效塑性應變的關系屈服應力屈服應力:2122211222211112212RRRRyp33p22R 各

51、向異性硬化參數(shù)各向異性硬化參數(shù)R用面內(nèi)塑性應變率與面外塑性應變率的比值來用面內(nèi)塑性應變率與面外塑性應變率的比值來定義定義:Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.

52、0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-27材料的定義材料的定義.應變率相關各向異性塑性材料應變率相關各向異性塑性材料3參數(shù)參數(shù)Barlat : TB, PLAW, , , , 3開發(fā)用于開發(fā)用于鋁板鋁板在平面應力狀態(tài)下的鈑金成形在平面應力狀態(tài)下的鈑金成形對于線性硬化準則對于線性硬化準則, 輸入輸入 y 和和 ETAN 對于指數(shù)硬化準則對于指數(shù)硬化準則, 輸入輸入 n 和和 m 推薦的推薦的Barlat指數(shù)指數(shù):體心立方晶格（體心立方晶格（BCC）金屬取金屬取m=6，面心立方晶格（面心立方晶格（FCC）金屬取金屬取 m=8正交各向異性正交

53、各向異性Lankford系數(shù)用于長度與厚度比系數(shù)用于長度與厚度比正交各向異性材料的坐標系通過正交各向異性材料的坐標系通過EDMP命令輸入命令輸入Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS

54、/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-28材料的定義材料的定義.應變率相關各向異性塑性材料應變率相關各向異性塑性材料Barlat各向異性各向異性 : TB, PLAW, , , , 6用于三維連續(xù)材料的鈑金成形過程中的材料模型，特別是鋁用于三維連續(xù)材料的鈑金成形過程中的材料模型，特別是鋁大多用于實體材料（例如非板材）大多用于實體材料（例如非板材）實驗確定實驗確定6個各向異性參數(shù)個各向異性參數(shù): a,b,c,f,g,h推薦的推薦的Barlat指數(shù)指數(shù):體心立方晶格體心立方晶格金屬取金屬取m=6，面心立方晶格面心立方晶

55、格金屬取金屬取 m=8屈服應力屈服應力: y=k( o+ p)n其中其中 o 和和 p 是初始屈服應變和塑性應變是初始屈服應變和塑性應變Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-

56、DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-29材料的定義材料的定義.應變率相關各向異性塑性材料應變率相關各向異性塑性材料橫向各向異性橫向各向異性 FLD : TB, PLAW, , , , 10用于模擬橫向各向異性金屬的鈑金成形用于模擬橫向各向異性金屬的鈑金成形僅用于殼單元僅用于殼單元屈服行為可以通過屈服行為可以通過 y和和ETAN或有效應力和塑性應變曲線來定義或有效應力和塑性應變曲線來定義成形極限圖也可以用載荷曲線輸入，來計算最大應變率成形極限圖也可以用載荷曲線輸入，來計算最大應變率Explicit Dynamics wit

57、h ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-30tthEEEEE應力應變行為也可以通過多達應力應變行為也可以通過

58、多達16個數(shù)據(jù)點來定義。個數(shù)據(jù)點來定義。線性多項式狀態(tài)方程也必須給定線性多項式狀態(tài)方程也必須給定 (EOSOPT)。phoyE材料的定義材料的定義J.壓力相關塑性材料壓力相關塑性材料類別類別4: 壓力相關塑性壓力相關塑性4a: Elastic-Plastic Hydrodynamic: 在大應變下會失效的材料在大應變下會失效的材料4b: Geological Cap Model: 地質(zhì)蓋帽模型地質(zhì)蓋帽模型Elastic-Plastic Hydrodynamic : TB, PLAW, , , , 9, EOSOPT如果沒有定義有效真應力和真應變，就假定為等向強化，而且必須指定如果沒有定義有效真

59、應力和真應變，就假定為等向強化，而且必須指定Sy和和ETAN來定義屈服強度來定義屈服強度 :其中塑性硬化模量其中塑性硬化模量 Eh通過通過E 和和 ETAN定義定義Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics

60、with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualMarch 7, 2002Inventory #0016303-31材料的定義材料的定義.壓力相關塑性材料壓力相關塑性材料Geological Cap Model : TB, GCAP無粘滯性雙不變量地質(zhì)蓋帽材料模型無粘滯性雙不變量地質(zhì)蓋帽材料模型地質(zhì)力學問題或混凝土類材料地質(zhì)力學問題或混凝土類材料雙不變量蓋帽理論擴展至包含隨動強化雙不變量蓋帽理論擴展至包含隨動強化采用剪切模量代替彈性模量采用剪切模量代替彈性模量模型的詳細信息請參考模型的詳細信息請參考LS-DYNA理論手冊理論手冊（在與（在與ANSYS6.0理論手冊的理