LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3

材料的定義第3-1章LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第1頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-2材料的定義

本章目標(biāo)本章內(nèi)容覆蓋了ANSYS/LS-DYNA中材料模式的選擇與定義標(biāo)題:現(xiàn)有的材料模型ANSYSLS-DYNA材料的圖形操作界面（GUI）輸入材料數(shù)據(jù)線(xiàn)彈性材料非線(xiàn)性彈性材料塑性材料應(yīng)變率無(wú)關(guān)各向同性塑性材料應(yīng)變率相關(guān)各向同性塑性材料應(yīng)變率相關(guān)各向異性塑性材料壓力相關(guān)塑性材料溫度敏感塑性材料狀態(tài)方程模型LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第2頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-3材料的定義

…本章目標(biāo)標(biāo)題(續(xù)):空材料

損傷模型泡沫材料離散單元性質(zhì)索單元性質(zhì)剛性材料一般材料定義指導(dǎo)材料定義練習(xí)LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-4材料的定義

A.可用的材料模型ANSYS/LS-DYNA支持比ANSYS隱式更大的材料庫(kù)，因此，它幾乎能模擬任何實(shí)際問(wèn)題。ANSYS/LS-DYNA材料庫(kù)提供許多特性，其中包括:考慮應(yīng)變失效的應(yīng)變率相關(guān)塑性材料模型溫度相關(guān)和溫度敏感塑性材料模型狀態(tài)方程和空材料模型（鳥(niǎo)撞分析等）為了使用方便，這些材料模型分為5組GUI菜單:LinearNonlinearEquationofStateDiscreteElementPropertiesRigidMaterialsLS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第4頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-5材料的定義

B.ANSYS/LS-DYNA材料圖形用戶(hù)界面材料GUI目錄樹(shù)圖結(jié)構(gòu)與隱式ANSYS一致...IIIIIIIVVLS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第5頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-6材料的定義

...ANSYS/LS-DYNA材料圖形用戶(hù)界面現(xiàn)有的ANSYS/LS-DYNA材料庫(kù)包括:LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第6頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-7材料的定義

…ANSYS/LS-DYNA材料圖形用戶(hù)界面材料輸入方法簡(jiǎn)單不易出錯(cuò)圖形用戶(hù)界面禁止密度隨溫度變化的輸入不再使用MPMOD和MPUNDO命令圖形用戶(hù)界面能接受直接批處理輸入方式(w/oMPMOD)LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第7頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-8材料的定義

C.輸入材料數(shù)據(jù)ANSYS/LS-DYNA中大多數(shù)材料需要輸入密度(DENS),楊氏模量(EX)和泊松比(NUXYorPRXY),這些定義都使用MP命令。在ANSYS/LS-DYNA中，一些材料模型需要輸入載荷曲線(xiàn)。這些曲線(xiàn)用來(lái)定義材料的兩個(gè)變量的相關(guān)性，例如屈服應(yīng)力隨塑性應(yīng)變的變化。使用兩組數(shù)組和EDCURVE定義載荷曲線(xiàn):Preprocessor>MaterialProps>CurveOptions...通常，應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)是指真應(yīng)力與真應(yīng)變格式LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第8頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-9材料的定義

...輸入材料數(shù)據(jù)通過(guò)EDCURVE,LIST或EDCURVE,PLOT命令檢查應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)EDCURVE,LISTCurvestartsatYieldPointLS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第9頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-10材料的定義

D.線(xiàn)彈性材料線(xiàn)彈性材料中包括四種不同的材料模型:流體:充滿(mǎn)流體的容器在沖擊載荷下的彈性性質(zhì)各向同性:材料性質(zhì)各個(gè)方向都相同正交各向異性:3個(gè)相互正交對(duì)稱(chēng)平面上的性質(zhì)不同各向異性:材料中一點(diǎn)的性質(zhì)與該點(diǎn)在材料中的位置無(wú)關(guān)線(xiàn)彈性材料沒(méi)有塑性變形而完全由虎克定律來(lái)定義:流體:EDMP,FLUID,MAT,K彈性流體模型要求輸入DENS（密度）、K（體積模量）體積模量可以通過(guò)EDMP命令直接輸入或者由EX和NUXY的值用下式自動(dòng)計(jì)算:LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第10頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-11材料的定義

...線(xiàn)彈性材料各向同性:大多數(shù)工程材料（例如鋼鐵）都是各向同性的通過(guò)DENS、EX和NUXY定義即可正交各向異性:EDMP,ORTHO正交各向異性材料通過(guò)9個(gè)獨(dú)立的常數(shù)和DENS定義橫向各向同性材料（正交各向異性的一種特例）通過(guò)5個(gè)獨(dú)立的常數(shù)(EXX,EZZ,NUXY,NUXZ,GXY)和DENS定義正交各向異性材料的定義與EDLCS命令所定義的坐標(biāo)系編號(hào)有關(guān):Preprocessor:MaterialProps>LocalCS>CreateLocalCS各向異性:EDMP,ORTHO和TB,ANEL各向異性材料通過(guò)21個(gè)相互獨(dú)立的參數(shù)和DENS定義使用局部坐標(biāo)系(EDLCS)和數(shù)據(jù)表(TB,ANEL)LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第11頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-12材料的定義

E.非線(xiàn)性彈性材料非線(xiàn)性彈性材料包括三種材料模型:Blatz-Ko模型:可壓縮泡沫材料（例如聚氨酯橡膠）Mooney-Rivlin模型:不可壓橡膠材料粘彈性材料:玻璃和類(lèi)玻璃材料非線(xiàn)性彈性材料能夠經(jīng)受大的可恢復(fù)彈性變形。所有的超彈材料(Blatz-Ko和Mooney-Rivlin)應(yīng)變是可逆的，但是粘彈性材料粘性部分的應(yīng)變是不可逆的，彈性應(yīng)變部分是可逆的。Blatz-Ko超彈模型:Blatz-Ko材料模型只用于壓縮下的橡膠材料ANSYS/LS-DYNA自動(dòng)設(shè)定泊松比(NUXY)為

0.463，因此僅需要輸入DENS和GXY材料響應(yīng)通過(guò)應(yīng)變能密度函數(shù)W定義,LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第12頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-13材料的定義

...非線(xiàn)性彈性材料Mooney-Rivlin超彈材料:TB,MOONEY,,,,TBOPT用于定義不可壓縮橡膠的材料響應(yīng)與ANSYS隱式雙參數(shù)模型基本相同需要輸入DENS,NUXY,和常數(shù)C10

和

C01為保證不可壓縮性質(zhì),NUXY

必須在

0.49和0.50間取值Mooney-Rivlin系數(shù)可以直接輸入(TBOPT=0)或者通過(guò)LS-DYNA對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的計(jì)算得到(TBOPT=2)。對(duì)后一種情況，舉例如下:TB,MOONEY,1,,,2!材料1的計(jì)算數(shù)據(jù)

TBDATA,1,0.0,0.0!C10

和

C01

設(shè)為零TBDATA,3,L0,w,t!樣品的原始長(zhǎng)度、寬度和厚度TBDATA,6,LCID!長(zhǎng)度變化與力載荷曲線(xiàn)數(shù)據(jù)

注:如果L0,w和t都等于1.0,那么LCID=工程應(yīng)力vs.應(yīng)變材料響應(yīng)通過(guò)應(yīng)變能密度函數(shù)W定義：1,2

和

3

是應(yīng)變不變量，K

是體積模量。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第13頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-14材料的定義

...非線(xiàn)性彈性材料粘彈性材料:TB,EVISC這類(lèi)材料具有彈性（變形可恢復(fù)）部分和粘性（變形不可恢復(fù)）部分用于模擬類(lèi)玻璃材料和火箭固體燃料等剪切關(guān)系由下式表達(dá):除了密度DENS,還需輸入以下參數(shù):Go

=短期(初始)彈性剪切模量G =長(zhǎng)期(無(wú)限)彈性剪切模量K =彈性體積模量1/

=衰減常數(shù)LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第14頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-15材料的定義

F.塑性材料塑性材料模型包含ANSYS/LS-DYNA中大多數(shù)非線(xiàn)性非彈性材料。要根據(jù)所分析材料的類(lèi)型、應(yīng)用領(lǐng)域和材料常數(shù)的可獲取性來(lái)選擇某個(gè)特定塑性模型。塑性模型可以分為五類(lèi):類(lèi)別1：應(yīng)變率和塑性無(wú)關(guān)的各向同性材料類(lèi)別2:應(yīng)變率和塑性相關(guān)的各向同性材料類(lèi)別3:應(yīng)變率和塑性無(wú)關(guān)的各向異性材料類(lèi)別4:壓力相關(guān)塑性類(lèi)別5:溫度敏感塑性為分析材料選擇正確的類(lèi)別非常重要，

在某類(lèi)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。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第15頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-16材料的定義

...塑性材料大多數(shù)非線(xiàn)性有限元分析精確性的關(guān)鍵在于材料常數(shù)的質(zhì)量。為了得到最好的結(jié)果，應(yīng)該從材料供應(yīng)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(EOS)。這些方程將會(huì)在介紹完所有的塑性模型后進(jìn)行詳細(xì)的討論。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第16頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-17材料的定義

G.應(yīng)變率無(wú)關(guān)各向同性塑性材料類(lèi)別1:應(yīng)變率和塑性無(wú)關(guān)的各向同性材料1a:經(jīng)典的雙線(xiàn)性隨動(dòng)硬化

(BKIN)1b:經(jīng)典的雙線(xiàn)性等向硬化

(BISO)BKIN和BISO:TB,BKIN和TB,BISO這些模型通常用于整個(gè)成形持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)的過(guò)程（例如金屬板沖壓），以及大多數(shù)工程材料中（鋼、鋁、鑄鐵等）。兩種模型都有兩個(gè)斜率，彈性模量(EX)和切向模量(ETAN)來(lái)表達(dá)材料的應(yīng)力應(yīng)變行為。BKIN和BISO模型所需輸入的參數(shù)相同:MP命令定義DENS,EX和NUXYTB和TBDATA命令定義屈服應(yīng)力和切向模量LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第17頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-18材料的定義

...應(yīng)變率無(wú)關(guān)各向同性塑性材料BKIN和BISO模型的差別僅在于硬化假設(shè)不同。

隨動(dòng)硬化假設(shè)二次屈服發(fā)生在2y

等向硬化假設(shè)二次屈服發(fā)生在2maxBISO模型允許有溫度相關(guān):預(yù)加熱載荷分析和熱瞬態(tài)分析(見(jiàn)第2-1章)指定六個(gè)溫度條件下的材料數(shù)據(jù)使用MPTEMP,MPDATA,TBTEMP和TBDATA設(shè)定高屈服應(yīng)力模擬熱彈性材料LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第18頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-19類(lèi)別2:應(yīng)變率和塑性相關(guān)的各向同性材料2a:塑性隨動(dòng):帶有失效應(yīng)變的Cowper-Symonds模型2b:冪率硬化:帶有強(qiáng)度和硬化系數(shù)的Cowper-Symonds模型2c:分段線(xiàn)性:帶有多線(xiàn)性曲線(xiàn)和失效應(yīng)變的Cowper-Symonds模型2d:率相關(guān):通過(guò)載荷曲線(xiàn)和失效應(yīng)力定義應(yīng)變率2e:應(yīng)變率敏感:超塑性成形的Ramburgh-Osgood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模型2a-2c利用Cowper-Symonds

模型，模型的屈服應(yīng)力與應(yīng)變率因子有關(guān):材料的定義

H.應(yīng)變率相關(guān)各向同性塑性材料C和P是Cowper-Symonds應(yīng)變率參數(shù)。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第19頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-20塑性隨動(dòng):TB,PLAW,,,,1雙線(xiàn)性硬化塑性(y

和ETAN)硬化參數(shù)在0(kinematic)和1(isotropic)之間失效應(yīng)變決定刪除失效單元屈服應(yīng)力:材料的定義

...應(yīng)變率相關(guān)各向同性塑性材料其中 0是初始屈服應(yīng)力,

peff

是有效塑性應(yīng)變,

Ep

是塑性硬化模量，由此公式確定

:LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第20頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-21材料的定義

...應(yīng)變率相關(guān)各向同性塑性材料冪率硬化:TB,PLAW,,,,4帶有雙線(xiàn)性等向強(qiáng)化的塑性行為強(qiáng)度系數(shù)k和硬化系數(shù)n定義的冪率硬化屈服應(yīng)力:其中e

是彈性應(yīng)變。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第21頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-22材料的定義

...應(yīng)變率相關(guān)各向同性塑性材料分段線(xiàn)性:TB,PLAW,,,,8模型在求解時(shí)非常有效，通常用于碰撞分析與ANSYS隱式中的TB,MISO模型類(lèi)似用有效真應(yīng)力與有效真應(yīng)變載荷曲線(xiàn)定義應(yīng)力應(yīng)變行為輸入失效應(yīng)變，以確定需要?jiǎng)h除的單元屈服面由Cowper-Symonds模型針對(duì)率相關(guān)進(jìn)行縮放LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第22頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-23材料的定義

...應(yīng)變率相關(guān)各向同性塑性材料率相關(guān):TB,PLAW,,,,5這是最普通的應(yīng)變率相關(guān)的塑性模型，因?yàn)閺椥阅Ａ?E)、屈服應(yīng)力(y)、切向模量(ETAN)和失效應(yīng)力(FAIL)均可以應(yīng)變的函數(shù)形式輸入。給定塑性應(yīng)變率后的屈服應(yīng)力如下定義:其中 LCID1=definesy

asafunctionof LCID2=definesEasafunctionof LCID3=definesETANasfunctionof

LCID4=defineseffectivevonMisesstressatfailureasafunctionofLS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第23頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-24材料的定義

...應(yīng)變率相關(guān)各向同性塑性材料應(yīng)變率敏感:TB,PLAW,,,,2是專(zhuān)門(mén)用于超塑性成形的特定模型。Ramburgh-Osgood本構(gòu)關(guān)系的屈服應(yīng)力如下:其中k

是材料系數(shù),m

是硬化系數(shù),n

是應(yīng)變率參數(shù),

是應(yīng)變率。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第24頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-25材料的定義

I.應(yīng)變率相關(guān)各向異性塑性材料類(lèi)別3:應(yīng)變率相關(guān)各向異性塑性材料3a:橫向各向異性:應(yīng)變率相關(guān)Hills屈服準(zhǔn)則3b:3參數(shù)Barlat:用于鋁板成形等正交各向異性模型3c:Barlat各向異性: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模型3a用于模擬常規(guī)各向異性材料的高應(yīng)變率成形過(guò)程模型3b和3c由ALCOA開(kāi)發(fā)專(zhuān)用于金屬鋁的加工成形模型3d專(zhuān)用于鈑金成形LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第25頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-26材料的定義

...應(yīng)變率相關(guān)各向異性塑性材料橫向各向異性:TB,PLAW,,,,7通常用于各向異性的鈑金成形可以通過(guò)定義載荷曲線(xiàn)參數(shù)來(lái)表達(dá)有效屈服應(yīng)力和有效塑性應(yīng)變的關(guān)系屈服應(yīng)力:各向異性硬化參數(shù)R用面內(nèi)塑性應(yīng)變率與面外塑性應(yīng)變率的比值來(lái)定義:LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第26頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-27材料的定義

...應(yīng)變率相關(guān)各向異性塑性材料3參數(shù)Barlat:TB,PLAW,,,,3開(kāi)發(fā)用于鋁板在平面應(yīng)力狀態(tài)下的鈑金成形對(duì)于線(xiàn)性硬化準(zhǔn)則,輸入

y

和ETAN

對(duì)于指數(shù)硬化準(zhǔn)則,輸入n

和m

推薦的Barlat指數(shù):體心立方晶格（BCC）金屬取m=6，面心立方晶格（FCC）金屬取

m=8正交各向異性L(fǎng)ankford系數(shù)用于長(zhǎng)度與厚度比正交各向異性材料的坐標(biāo)系通過(guò)EDMP命令輸入LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第27頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-28材料的定義

...應(yīng)變率相關(guān)各向異性塑性材料Barlat各向異性:TB,PLAW,,,,6用于三維連續(xù)材料的鈑金成形過(guò)程中的材料模型，特別是鋁大多用于實(shí)體材料（例如非板材）實(shí)驗(yàn)確定6個(gè)各向異性參數(shù):a,b,c,f,g,h推薦的Barlat指數(shù):體心立方晶格金屬取m=6，面心立方晶格金屬取

m=8屈服應(yīng)力:y=k(o+p)n

其中o

和

p

是初始屈服應(yīng)變和塑性應(yīng)變LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第28頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-29材料的定義

...應(yīng)變率相關(guān)各向異性塑性材料橫向各向異性FLD:TB,PLAW,,,,10用于模擬橫向各向異性金屬的鈑金成形僅用于殼單元屈服行為可以通過(guò)sy和ETAN或有效應(yīng)力和塑性應(yīng)變曲線(xiàn)來(lái)定義成形極限圖也可以用載荷曲線(xiàn)輸入，來(lái)計(jì)算最大應(yīng)變率LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第29頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-30應(yīng)力應(yīng)變行為也可以通過(guò)多達(dá)16個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)定義。線(xiàn)性多項(xiàng)式狀態(tài)方程也必須給定(EOSOPT)。材料的定義

J.壓力相關(guān)塑性材料類(lèi)別4:壓力相關(guān)塑性4a:Elastic-PlasticHydrodynamic:在大應(yīng)變下會(huì)失效的材料4b:GeologicalCapModel:地質(zhì)蓋帽模型Elastic-PlasticHydrodynamic:TB,PLAW,,,,9,EOSOPT如果沒(méi)有定義有效真應(yīng)力和真應(yīng)變，就假定為等向強(qiáng)化，而且必須指定Sy和ETAN來(lái)定義屈服強(qiáng)度:其中塑性硬化模量

Eh通過(guò)E

和

ETAN定義LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第30頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-31材料的定義

...壓力相關(guān)塑性材料GeologicalCapModel:TB,GCAP無(wú)粘滯性雙不變量地質(zhì)蓋帽材料模型地質(zhì)力學(xué)問(wèn)題或混凝土類(lèi)材料雙不變量蓋帽理論擴(kuò)展至包含隨動(dòng)強(qiáng)化采用剪切模量代替彈性模量模型的詳細(xì)信息請(qǐng)參考LS-DYNA理論手冊(cè)（在與ANSYS6.0理論手冊(cè)的同一張光碟上）。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第31頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-32材料的定義

K.溫度敏感塑性材料類(lèi)別5:ANSYS/LS-DYNA中有四種塑性模型來(lái)描述溫度效應(yīng).大部分模型需要定義附加狀態(tài)方程(EOS):5a:Bamman:使用內(nèi)部狀態(tài)方程變量的復(fù)雜材料模型5b:Johnson-Cook:高應(yīng)變率和溫度相關(guān)問(wèn)題5c:Zerilli-Armstrong:高速?zèng)_擊和某些金屬成形過(guò)程5d:Steinberg:極高應(yīng)變率條件下(>105)材料成形的模擬Bamman:TB,EOS,,,,4用于金屬成形的復(fù)雜應(yīng)變率相關(guān)材料模型內(nèi)部狀態(tài)方程變量通過(guò)常數(shù)Ai直接輸入模型，無(wú)需定義附加狀態(tài)方程。Bamman模型需要輸入流動(dòng)應(yīng)力參數(shù)CiLS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第32頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-33A,B,C,m,和n

是用實(shí)驗(yàn)方法確定的常數(shù)，p是有效塑性應(yīng)變也需要輸入有效塑性應(yīng)變率，由下式給出:材料的定義

...溫度敏感塑性材料Johnson-Cook:TB,EOS,,,,1,EOSOPTJohnson-Cook模型主要用于高應(yīng)變率過(guò)程，如伴隨較大溫升的機(jī)加工模型的開(kāi)發(fā)源自彈道學(xué)需要輸入DENS,EX,和

NUXY屈服應(yīng)力:LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第33頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-34溫度計(jì)算需要輸入比熱、熔點(diǎn)和室溫通過(guò)下式中的失效常數(shù)D1-D5，失效應(yīng)變可以并入到模型中:

其中Johnson-Cook參數(shù)輸入后，要輸入狀態(tài)方程常數(shù)，可以是線(xiàn)性多項(xiàng)式或Gruneisen模型(EOSOPT

后面討論)。材料的定義

...溫度敏感塑性材料LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第34頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-35材料的定義

...溫度敏感塑性材料Zerilli-Armstrong:TB,EOS,,,,3,EOSOPTZerilli-Armstrong模型用于金屬成形過(guò)程和高速?zèng)_擊等這些應(yīng)力與應(yīng)變、應(yīng)變率及溫度相關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域。這種模型必須使用狀態(tài)方程。Zerilli-Armstrong模型需輸入流動(dòng)應(yīng)力(Ci),溫度(Bi)和熱容(Gi)系數(shù)。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第35頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-36材料的定義

...溫度敏感塑性材料Steinberg:TB,EOS,,,,5,EOSOPT帶失效的高應(yīng)變率(>105)的固體變形非常適合于加工過(guò)程和高速?zèng)_擊分析屈服強(qiáng)度是溫度和壓力的函數(shù)狀態(tài)方程(EOS)決定壓力LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第36頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-37材料的定義

L.狀態(tài)方程(EOS)ANSYS/LS-DYNA中有三種不同類(lèi)型的

EOS:線(xiàn)性多項(xiàng)式:EOS是內(nèi)能的線(xiàn)性方程Gruneisen:EOS通過(guò)兩種方式定義壓力體積關(guān)系列表格式（Tabulated）:簡(jiǎn)化的EOS，也是內(nèi)能的線(xiàn)性方程線(xiàn)性多項(xiàng)式:EOSOPT=1EOS是內(nèi)能的線(xiàn)性方程壓力由和線(xiàn)性系數(shù)Ci決定:P=C0+C1+C22+C33+(C4+C5+C62)E其中=/0–1，

和0是當(dāng)前和初始密度LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第37頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-38材料的定義

...狀態(tài)方程(EOS)Gruneisen:EOSOPT=2壓力體積關(guān)系與材料是壓縮還是膨脹有關(guān)。帶有立方?jīng)_擊速度-質(zhì)點(diǎn)速度的Gruneisen狀態(tài)方程通過(guò)和Gruneisen系數(shù)C,a,S1,S2,S3及0定義壓力，對(duì)壓縮材料：列表格式（Tabulated）:EOSOPT=3EOS是內(nèi)能的線(xiàn)性方程.壓力為:P=Ci(vi)+Ti(vi)E其中

Ci

和Ti

分別是體積壓力和溫度,vi

是體積應(yīng)變LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第38頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-39材料的定義

M.空材料空材料:TB,EOS,,,,2,EOSOPT空材料允許在不計(jì)算偏應(yīng)力的條件下考慮狀態(tài)方程空材料大多用于鳥(niǎo)撞分析需要輸入密度DENS和截止壓力。對(duì)空的梁和殼需要輸入EX和

NUXY也可定義拉壓下的粘性和侵蝕（可選）EOSOPT

需設(shè)定為1、2或3來(lái)指定參考的狀態(tài)方程LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第39頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-40材料的定義

N.損傷模型ANSYS/LS-DYNA有兩種損傷模型:混凝土損傷:沖擊載荷下的鋼筋混凝土復(fù)合材料損傷:用于吸能的復(fù)合材料失效分析混凝土損傷:TB,CONCR,,,,2僅用于SOLID164單元,需要輸入泊松比、密度、混凝土和加強(qiáng)鋼筋常數(shù)必須使用列表格式狀態(tài)方程復(fù)合材料損傷:TB,COMP必須輸入每個(gè)方向上的彈性模量、剪切模量和泊松比（無(wú)默認(rèn)值）可以輸入剪切、縱向拉伸、橫向拉伸、橫向壓縮強(qiáng)度來(lái)定義失效壓縮失效需要定義材料的體積模量LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第40頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-41材料的定義

O.泡沫材料ANSYS/LS-DYNA有5種不同的泡沫材料模型:閉室泡沫:低密度泡沫材料(例如聚氨酯泡沫)低密度泡沫:高度可壓縮性材料(例如座墊)粘性泡沫:用在碰撞跌落模擬中的能量吸收泡沫可壓碎泡沫:永久性壓碎材料(例如聚苯乙烯)蜂窩材料:正交各向異性壓碎泡沫特定模型的選擇取決于所分析材料的類(lèi)型ANSYS/LS-DYNA所有泡沫材料模型主要用于汽車(chē)碰撞分析LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第41頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-42材料的定義

...泡沫材料閉室泡沫:TB,FOAM,,,,1開(kāi)發(fā)用于低密度聚氨酯(常用于船用集裝箱及汽車(chē)設(shè)計(jì)中的沖擊限制物建模)要輸入DENS,EX,初始泡沫壓力Po,泡沫聚合密度比率包括封閉氣壓效應(yīng)NUXY

被近似地設(shè)為零屈服條件:y=a+b(1+c)

其中

a,b和c

為實(shí)驗(yàn)確定的參數(shù),=V/Vo+o-1

其中

V

是當(dāng)前體積,Vo是初始體積,o

是初始體積應(yīng)變LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第42頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-43材料的定義

...泡沫材料低密度泡沫:TB,FOAM,,,,2主要用于模擬汽車(chē)座墊需要輸入密度DENS和彈性模量EX

采用載荷曲線(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)(LCID)輸入應(yīng)力應(yīng)變行為對(duì)于壓縮，模型用可能的能量耗散來(lái)假設(shè)材料的滯后行為對(duì)于拉伸，直到拉伸截止應(yīng)力以前模型均表現(xiàn)為線(xiàn)性行為NUXY

近似的設(shè)為零使用滯后卸載時(shí)，如果衰減常數(shù)=0，重新加載將會(huì)沿卸載曲線(xiàn)進(jìn)行如果非零,初始載荷由1-e-t決定，可用粘性系數(shù)(0.05-0.5)模擬阻尼效應(yīng)體積粘度如果標(biāo)記為1，則被激活滯后卸載使用形狀卸載因數(shù)，數(shù)值上小于1－能量耗散輸入的滯后卸載(HU)因數(shù)在0到1之間，如果HU=1，就沒(méi)有能量耗散LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第43頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-44材料的定義

...泡沫材料粘性泡沫:TB,FOAM,,,,3在碰撞模擬中吸能泡沫常用于模擬吸能材料（例如假人）僅用于壓縮載荷下的實(shí)體模型由平行的非線(xiàn)性彈簧和粘性阻尼構(gòu)成需要有DENS,EX(初始楊氏模量E1)和NUXY彈性剛度E’定義為:E’=E1V-n1

其中

n1

是彈性剛度冪率粘性系數(shù)V’定義為:V’=V2|1-V|n2

其中

V2=初始粘度系數(shù)

n2=粘度系數(shù)冪率LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第44頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-45材料的定義

...泡沫材料可壓碎泡沫:TB,FOAM,,,,4用于可永久壓碎的材料（如聚苯乙烯固體）可選擇粘性阻尼和截止張力（撕裂）卸載認(rèn)為是完全彈性過(guò)程拉伸按照完全彈塑性處理需DENS,EX,NUXY需輸入定義屈服應(yīng)力與體積應(yīng)變的載荷曲線(xiàn)

體積應(yīng)變?yōu)?=1–V

其中V

為當(dāng)前體積和初始體積之比LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第45頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-46材料的定義

...泡沫材料蜂窩材料:TB,FOAM,,,,5正交各向異性可壓碎泡沫為側(cè)面沖擊緩沖器前端材料和航空結(jié)構(gòu)而開(kāi)發(fā)可以分別定義法向應(yīng)力和剪切應(yīng)力的非線(xiàn)性行為需要DENS,EX,NUXY和粘性系數(shù)需輸入完全壓實(shí)的蜂窩的屈服應(yīng)力和體積需輸入彈性模量和每個(gè)正交方向上的應(yīng)力與相對(duì)體積或體積應(yīng)變載荷曲線(xiàn)LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第46頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-47材料的定義

P.離散單元性質(zhì)COMBI165離散單元要求有彈簧或阻尼性質(zhì)彈簧需要有剛度系數(shù)或者力與變形曲線(xiàn)阻尼需要有阻尼系數(shù)或者力與變形速率曲線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)性質(zhì)可以用來(lái)代替平動(dòng)性質(zhì)離散彈簧性質(zhì)的六個(gè)選項(xiàng):線(xiàn)彈性彈簧(TB,DISCRETE,,,,0)通用非線(xiàn)性(TB,DISCRETE,,,,5)非線(xiàn)性彈性彈簧(TB,DISCRETE,,,,3)彈性塑料彈簧(TB,DISCRETE,,,,2)非彈性拉壓(TB,DISCRETE,,,,7)Maxwell粘性彈簧(TB,DISCRETE,,,,6)離散阻尼性質(zhì)的兩個(gè)選項(xiàng):線(xiàn)性粘性阻尼(TB,DISCRETE,,,,1)非線(xiàn)性粘性阻尼(TB,DISCRETE,,,,4)LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第47頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-48材料的定義

Q.索單元性質(zhì)LINK167單元需要有索材料屬性單元壓縮時(shí)（松弛狀態(tài)）不承擔(dān)載荷需要定義密度(DENS)和彈性模量(EX)索鏈剛度:K=(E)(Area0)/(L0–Offset)或者通過(guò)指定工程應(yīng)力-應(yīng)變（載荷）曲線(xiàn)，而不考慮用楊氏模量來(lái)計(jì)算索鏈剛度LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第48頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-49材料的定義

R.剛性材料聲明一種材料是剛性的，從而這種材料構(gòu)成的梁、殼和實(shí)體單元都成為剛體.下述幾點(diǎn)很重要:剛體材料的楊氏模量不能任意大。LS-DYNA用楊氏模量計(jì)算接觸罰剛度，而接觸罰剛度決定了接觸穿透。如果材料聲明為剛性，那么任何屬于這種材料的單元必須屬于同一剛體。因此，分配材料屬性時(shí)必須非常小心。正如前一章討論的，最好考慮使用Parts，采用完全相同的單元類(lèi)型、實(shí)常數(shù)集和材料來(lái)定義各種不同的Parts.EDMP,RIGID命令不僅聲明一種材料是剛性的，同時(shí)也約束了剛體的運(yùn)動(dòng)特性L(fǎng)S-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第49頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-50材料的定義

S.一般材料定義指導(dǎo)并非所有材料都支持每一種單元類(lèi)型。查閱單元手冊(cè)來(lái)決定采用哪種模型。一些模型需要說(shuō)明狀態(tài)方程來(lái)完成材料的定義。對(duì)每種材料模型，并非所有的常數(shù)和選項(xiàng)都需要輸入。例如帶有Cowper-Symonds常數(shù)的應(yīng)變率相關(guān)塑性材料的常數(shù)設(shè)為零，就可以用作率無(wú)關(guān)模型。這可以用作處理允許的失效應(yīng)變…定義材料性質(zhì)時(shí)單位要一致。不正確的單位不僅影響材料響應(yīng)，也會(huì)影響接觸剛度。單位的錯(cuò)誤甚至可能導(dǎo)致模型無(wú)法求解。不要低估精確材料數(shù)據(jù)的重要性。多花些精力以獲得精確的數(shù)據(jù)。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第50頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-51材料的定義

T.材料定義練習(xí)本練習(xí)討論的問(wèn)題是:練習(xí)3-1.彈簧－質(zhì)量－阻尼系統(tǒng)響應(yīng)模擬LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第51頁(yè)。接觸面第3-2章LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第52頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-53接觸面

本章目標(biāo)本章是關(guān)于接觸面的內(nèi)容.介紹了不同的算法及推薦使用的算法。主題:接觸面概述單面接觸算法點(diǎn)對(duì)面接觸算法面對(duì)面接觸算法一般接觸類(lèi)自動(dòng)接觸類(lèi)剛性接觸類(lèi)固連接觸類(lèi)固連失效接觸類(lèi)LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第53頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-54接觸面

…本章目標(biāo)主題(續(xù)):侵蝕接觸類(lèi)邊接觸類(lèi)拉延筋接觸類(lèi)成形接觸類(lèi)2-D接觸類(lèi)定義基本接觸接觸的列表和顯示接觸的刪除/撤消/激活高級(jí)接觸控制一般接觸指導(dǎo)接觸面的練習(xí)LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第54頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-55

接觸表面

A.接觸表面概述在ANSYS/LS-DYNA中，定義接觸有很多方法.不同之處包括接觸面如何描述，接觸罰函數(shù)如何表達(dá),以及不同算法間存在的優(yōu)缺點(diǎn)。對(duì)一些接觸模型，接觸面被用來(lái)定義接觸體的表面.這與隱式ANSYS中的新的面對(duì)面算法是類(lèi)似的,只是用戶(hù)不必定義這些接觸面本身，ANSYS/LS-DYNA會(huì)通過(guò)指定的節(jié)點(diǎn)組元自動(dòng)生成接觸面。另外一些接觸模型允許模型的任何表面與其他表面接觸，包括它本身。這種完全任意接觸實(shí)際上是最容易定義的,而且在預(yù)先不知接觸表面（如整車(chē)碰撞模擬）時(shí)是非常有用的。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第55頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-56

接觸表面

...接觸表面概述一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)一個(gè)接觸（從）節(jié)點(diǎn)或接觸面穿透目標(biāo)（主）面時(shí),恢復(fù)力（罰力）會(huì)迫使之返回邊界。接觸罰剛度由LS-DYNA程序基于接觸體的楊氏模量自動(dòng)計(jì)算而得。

這就是在定義剛體（材料）時(shí)，必須定義真實(shí)的楊氏模量的重要原因。ANSYS/LS-DYNA可以模擬很大范圍的接觸狀態(tài):表面拋光通過(guò)定義帶有剪切失效應(yīng)力的速度相關(guān)的摩擦來(lái)實(shí)現(xiàn)。侵蝕接觸當(dāng)表面單元失效時(shí)，允許接觸表面延伸到內(nèi)部單元。邊緣接觸允許一個(gè)殼單元的邊檢測(cè)另一個(gè)殼的邊－不同于面面接觸的一種特性。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第56頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-57

接觸表面

...接觸表面概述在ANSYS/LS-DYNA中定義接觸時(shí),只需要簡(jiǎn)單地指出接觸表面（不總是必需的）、接觸類(lèi)型以及與給定接觸類(lèi)型相關(guān)的任何特定參數(shù)。由于許多不同的接觸類(lèi)型可以使用，因此確定哪一種接觸類(lèi)型能最準(zhǔn)確的描述所建模型常常是非常困難的。理解ANSYS/LS-DYNA所提供的不同接觸算法和接觸類(lèi)型對(duì)正確選擇給定模型的接觸面是非常重要的。接觸算法是程序處理接觸面的方法。有三種不同的算法：?jiǎn)蚊娼佑|點(diǎn)對(duì)面的接觸面對(duì)面的接觸LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第57頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-58接觸表面

…接觸表面概述接觸類(lèi)型是指具有某些特定的相似屬性的一系列接觸類(lèi)型。這里有十種不同的接觸類(lèi):一般接觸自動(dòng)接觸剛性接觸固連接觸固連失效接觸侵蝕接觸邊接觸拉延筋接觸成形接觸二維接觸ANSYS/LS-DYNA支持24種此類(lèi)接觸算法和接觸類(lèi)型的組合。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第58頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-59每種接觸算法和接觸類(lèi)型都將詳細(xì)介紹，以幫助我們選擇能夠精確體現(xiàn)所模擬物理現(xiàn)象的最合理的接觸模型。接觸表面

…接觸表面概述LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第59頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-60接觸表面

B.單面接觸算法當(dāng)一個(gè)體的外表面接觸其自身或其他體的外表面時(shí)，可用單面接觸算法建立接觸。單面接觸是最常見(jiàn)的接觸類(lèi)型這是由于ANSYS/LS-DYNA程序自動(dòng)搜索模型的外部表面以確定是否發(fā)生穿透。由于包括了所有的外部表面,因此不需要定義接觸和目標(biāo)表面。單面接觸對(duì)于處理接觸區(qū)域不能提前預(yù)知的自接觸或大變形問(wèn)題是非常有效的。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第60頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-61接觸表面

...單面接觸算法ANSYS/LS-DYNA中的單面接觸算法處理有限的接觸表面時(shí)只會(huì)引起CPU時(shí)間很少量的增加。大多數(shù)沖擊和碰撞的問(wèn)題需要定義單面接觸，因?yàn)橛械慕佑|表面是不能預(yù)知的。當(dāng)接觸單元的接觸穿透超過(guò)單元厚度的40%，單面接觸算法將被自動(dòng)解除。這對(duì)以下?tīng)顟B(tài)存在潛在的問(wèn)題:過(guò)薄的部件具有低剛度值的柔性材料非常高速運(yùn)動(dòng)的物體之間的接觸LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第61頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-62接觸表面

...單面接觸算法這些狀況會(huì)導(dǎo)致接觸節(jié)點(diǎn)超出40%的深度條件。接觸算法將假設(shè)表面不再接觸，而且將會(huì)發(fā)生材料滲透，最終接觸節(jié)點(diǎn)殘留在目標(biāo)表面后面。單面接觸算法不在ASCIIrcforc的文檔中記錄總的接觸力。如果想得到接觸力，則應(yīng)該采用點(diǎn)對(duì)面或面對(duì)面算法。單面接觸算法包括以下接觸模型:單面(SS)，自動(dòng)單面(ASSC)，自動(dòng)一般(AG)，侵蝕單面(ESS)，單邊(SE)，和二維自動(dòng)單面(ASS2D)。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第62頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-63當(dāng)接觸節(jié)點(diǎn)穿透目標(biāo)表面時(shí)，采用點(diǎn)對(duì)面接觸算法建立接觸。因其不對(duì)稱(chēng)性，此法是最快捷的算法，此算法只處理沖擊目標(biāo)表面的接觸節(jié)點(diǎn)。對(duì)于點(diǎn)對(duì)面接觸算法,必須定義接觸和目標(biāo)表面的節(jié)點(diǎn)的組元或part（part集）號(hào)，這類(lèi)似于ANSYS隱式方法。點(diǎn)對(duì)面接觸算法對(duì)于接觸區(qū)域相對(duì)較小而且接觸區(qū)域已提前預(yù)知的情況非常有效。并對(duì)節(jié)點(diǎn)與剛體的接觸也非常有效。接觸表面

C.點(diǎn)對(duì)面接觸算法LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第63頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-64以下是用于點(diǎn)對(duì)面接觸的指南:

TARGETSURFACE

CONTACTNODES平面或凹面應(yīng)作為目標(biāo)面而凸面應(yīng)作為接觸面較粗網(wǎng)格應(yīng)為目標(biāo)面而較細(xì)網(wǎng)格應(yīng)為接觸面3.對(duì)拉延筋接觸，拉延筋總是節(jié)點(diǎn)接觸表面而板料則是目標(biāo)面。接觸表面

...點(diǎn)對(duì)面接觸算法點(diǎn)對(duì)面接觸算法在ASCIIrcforc的文檔中記錄接觸合力。點(diǎn)對(duì)面接觸算法包括以下接觸模型:NTS,ANTS,RNTR,TDNS,TNTS,ENTS,DRAWBEAD,FNTSLS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第64頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-65當(dāng)一個(gè)體的表面穿透另一個(gè)體的表面時(shí)，采用面對(duì)面接觸算法建立接觸。面對(duì)面接觸是完全對(duì)稱(chēng)的，因此接觸面與目標(biāo)面的選擇是任意的。對(duì)面對(duì)面接觸，需要定義接觸面&目標(biāo)面節(jié)點(diǎn)組元或part（或part集）號(hào)。節(jié)點(diǎn)可以屬于多個(gè)接觸表面。面對(duì)面接觸是一種普遍的算法，常應(yīng)用到具有大的接觸區(qū)域且接觸表面已知的情況。接觸表面

D.面對(duì)面接觸算法LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第65頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-66面對(duì)面接觸算法在ASCIIrcforc的文檔中記錄接觸合力。面對(duì)面接觸算法包括以下接觸模型:STS,OSTS,ASTS,ROTR,TDSS,TSES,TSTS,ESTS,FSTS,FOSSCONTACTANDTARGETDEFINITIONSARBITRARYV面對(duì)面接觸對(duì)產(chǎn)生大量相對(duì)滑移的接觸（如一個(gè)木塊在平面上的滑移）非常有效。接觸表面

...面對(duì)面接觸算法LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第66頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-67ShellTOPsurfaceShellBOTTOMsurfacepenetratingnodeGeneralContactContactRestoringForce接觸表面

E.一般接觸類(lèi)一般接觸只考慮殼體單元一側(cè)接觸。對(duì)實(shí)體單元（brick），ANSYS/LS-DYNA總是用外法線(xiàn)創(chuàng)建目標(biāo)面，因此所期望的接觸總能被識(shí)別?；謴?fù)力（即抵抗節(jié)點(diǎn)穿透的懲罰力）將隨著接觸節(jié)點(diǎn)穿透目標(biāo)表面而持續(xù)增加。節(jié)點(diǎn)經(jīng)過(guò)一定殼單元厚度后，此力不會(huì)被消除。一般接觸類(lèi)型包括:SSNTSSTSOSTSLS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第67頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-68接觸表面

F.自動(dòng)接觸類(lèi)自動(dòng)接觸考慮殼體單元兩側(cè)的接觸。殼體接觸表面的方向是自動(dòng)確定的?；謴?fù)力將隨著接觸節(jié)點(diǎn)穿透目標(biāo)表面而持續(xù)增加，但只能增加到一點(diǎn)，這是由于殼單元的兩個(gè)面都需要檢測(cè)。自動(dòng)接觸模型包括:ASSCAG(includesSE)ASS2DANTSASTSpenetratingnodeShellTOPsurfaceShellBOTTOMsurfaceAutomaticContactContactRestoringForceLS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第68頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-69膝蓋與擋板的接觸接觸表面

G.剛性接觸類(lèi)剛性接觸

RNTR

和ROTR

類(lèi)似于NTS和OSTS接觸，但它不是用線(xiàn)性剛度來(lái)阻止穿透，而是定義力-變形曲線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種接觸通常用于多剛體動(dòng)力學(xué)，它們?cè)试S在不必模擬變形單元的情況下，吸收能量。剛體對(duì)可變形體的接觸必須用一般、自動(dòng)或侵蝕接觸來(lái)定義。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第69頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-70接觸表面

H.固連接觸類(lèi)固連接觸用于連接兩個(gè)不相似的網(wǎng)格，在很大程度上。這與ANSYS隱式中所用的綁定接觸幾乎是一樣的。

接觸節(jié)點(diǎn)粘接在目標(biāo)表面上。兩個(gè)面必須是初始共面的。目標(biāo)面可以變形，迫使接觸節(jié)點(diǎn)隨之變形。固連接觸只影響平移DOF’s(UX,UY,UZ)固連接觸模型包括：TDNS,TDSS,andTSES

接觸。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第70頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-71接觸表面

I.固連斷開(kāi)接觸固連斷開(kāi)接觸實(shí)質(zhì)是失效的固連接觸。常被用來(lái)模擬點(diǎn)焊或螺栓連接。一旦符合失效方程,接觸節(jié)點(diǎn)就能夠從目標(biāo)面上滑移或分離出來(lái)。TNTS失效方程基于法向力或剪切力,而TSTS失效方程基于法向或切向應(yīng)力。fstied失效(聯(lián)接解除)fnffffnnfailmssfailm,,?è???÷+?è???÷3121LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第71頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-72接觸表面

J.侵蝕接觸類(lèi)型這些接觸模型(ESS,ENTS,ESTS)應(yīng)用于外表面上的實(shí)體單元發(fā)生失效的情況(例如,由于超過(guò)允許應(yīng)變值)，從而需要內(nèi)部實(shí)體單元承擔(dān)抵抗穿透的作用。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第72頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-73接觸表面

K.邊接觸類(lèi)型邊接觸用于殼單元的面法線(xiàn)與碰撞方向正交的情況。殼邊接觸（SE）自動(dòng)選定所有的邊線(xiàn)。

SE

接觸也包含在自動(dòng)一般(AG)接觸中。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第73頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-74F=Ffriction+FbendingDepthofdrawbead接觸平面

L.拉延筋接觸類(lèi)型拉延筋接觸一般用于對(duì)坯料有特殊要求的金屬成形過(guò)程。例如，沖壓過(guò)程中經(jīng)常由于坯料不能貼緊模具而引起了坯料的褶皺。拉延筋接觸通過(guò)包含確保坯料在整個(gè)拉伸過(guò)程中與模具始終接觸的彎曲和摩擦限制力來(lái)模擬實(shí)際的拉伸過(guò)程。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第74頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-75接觸表面

M.成形接觸類(lèi)型成形接觸選項(xiàng)用于金屬成形過(guò)程中點(diǎn)對(duì)面(FNTS)成形,面對(duì)面(FSTS)成形以及單向面對(duì)面(FOSS)成形。對(duì)于這些接觸類(lèi)型，沖頭和模具一般定義為目標(biāo)面而工件則定義為接觸面。這些接觸類(lèi)型網(wǎng)格無(wú)需連通,因此減小了接觸定義的復(fù)雜性。沖件網(wǎng)格的方向必須一致。成形接觸選項(xiàng)基于自動(dòng)接觸類(lèi)型，因此功能十分強(qiáng)大。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第75頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-76接觸表面

N.2-D接觸類(lèi)由PLANE162單元組成的模型,只能定義為二維接觸。由

ANSYS/LS-DYNA支持的2D接觸選項(xiàng)是ASS2D.默認(rèn)的接觸表面是整個(gè)模型(即不采用目標(biāo)面)。接觸表面可以限定為一個(gè)part集

(EDASMP).2D接觸只支持靜摩擦系數(shù)(FS)。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第76頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-77接觸表面

O.定義基本接觸ANSYS/LS-DYNA中定義接觸的三個(gè)基本步驟是:選擇接觸模型能最好地模擬你的物理系統(tǒng)識(shí)別接觸實(shí)體(單面接觸不需要)定義接觸及任何必要的其它輸入?yún)?shù)選擇接觸模型:選則最適合于給定條件的接觸模型，參考ANSYS/LS-DYNAUser’sGuide并回顧本章的內(nèi)容。對(duì)大多數(shù)分析，推薦使用自動(dòng)一般(AG),點(diǎn)對(duì)面(NTS),和面對(duì)面(STS)接觸，它們都非常強(qiáng)大，并適合于大多數(shù)應(yīng)用。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第77頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-78接觸平面

...定義基本接觸識(shí)別接觸實(shí)體:除了單面接觸模型外（SS,ASSC,AG,ESS,SE,andASS2D），所有ANSYS/LS-DYNA接觸模型都需要定義接觸面和目標(biāo)面。雖然單面接觸模型不必定義,但通過(guò)定義接觸面它能夠限定部分模型的接觸。對(duì)于缺省值，此算法考慮了整個(gè)模型的可能接觸。接觸面和目標(biāo)面能通過(guò)節(jié)點(diǎn)組元（CMcommand）或part號(hào)/part集（EDPARTandEDASMPcommands）來(lái)定義。如第1-3章討論到的，如果在改變模型后重建part，則part列表會(huì)改變，因此有必要在模型修改后經(jīng)常更新part列表。否則，用以前的part號(hào)來(lái)定義接觸將得到錯(cuò)誤的分析結(jié)果。最好的做法是在執(zhí)行任何ANSYS/LS-DYNA的特定命令前完成所有的ANSYS幾何模型的建立

。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第78頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-79接觸表面

...定義基本接觸如果利用part號(hào)(或part集)識(shí)別接觸面與目標(biāo)面，可以用boxID對(duì)接觸面進(jìn)一步限制。BoxID由EDBOXcommand定義: Preprocessor>LS-DYNAOptions>Contact>DefineBox這些方形體積不能用于節(jié)點(diǎn)組元。限制接觸處理的量在大型模型中更重要一些，但在包括整個(gè)模型可能導(dǎo)致接觸行為不合適的小模型中也是很有用的。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第79頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-80接觸表面

...定義基本接觸定義接觸:EDCGEN

命令可在接觸面和目標(biāo)面之間自動(dòng)生成接觸:Preprocessor>LS-DYNAOptions>Contact>DefineContact…先選擇需要的接觸算法和相應(yīng)的模型:接觸模型接觸算法LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第80頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-81接觸表面

...定義基本接觸接下來(lái)規(guī)定靜態(tài)和動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)

以及指數(shù)衰減系數(shù)，粘性摩擦和粘性阻尼。ANSYS/LS-DYNA中，摩擦系數(shù)可以與速度相關(guān)并且可以使用一個(gè)限制值來(lái)定義總的摩擦力。缺省值定義模型為無(wú)摩擦接觸。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第81頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-82接觸表面

...定義基本接觸摩擦系數(shù)，mc,

的定義是:DC

或v=0類(lèi)似于mc

=

ms

最大摩擦力Flim可以由粘性摩擦系數(shù)VC和接觸段的面積Asegment來(lái)定義:

Flim=VCAsegment極限摩擦系數(shù)常用于接觸引起塑性流動(dòng)的情況。推薦其值為VC=0.577

so,這里

so

表示接觸材料的屈服應(yīng)力.

mc=md+(ms-md)e-(DC)(v)wherems=靜摩擦系數(shù)md

=動(dòng)摩擦系數(shù)

DC=指數(shù)衰減系數(shù)v=接觸面間的相對(duì)速度LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第82頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-83接觸表面

...定義基本接觸為避免接觸中產(chǎn)生不期望的振動(dòng)，可利用粘性阻尼系數(shù)VDC施加垂直于接觸面的接觸阻尼。輸入值VDC，需要一個(gè)阻尼值作為臨界百分比: x=(VDC/100.0)xcrit=(VDC/100.0)(2mw)這里

m=質(zhì)量

w

=接觸段的自然頻率在金屬成形分析中，粘性阻尼常用于抑制法向振動(dòng)。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第83頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-84接觸表面

...定義基本接觸定義摩擦數(shù)據(jù)后要定義接觸起始和終止時(shí)間:利于多級(jí)成形過(guò)程中設(shè)定后一階段使用的工具到相應(yīng)位置而不會(huì)與坯料互相影響。默認(rèn)值在整個(gè)運(yùn)算時(shí)間激活接觸。如果運(yùn)用已定義的Part號(hào)或Part集，給定BoxID

用來(lái)進(jìn)一步限制接觸面或目標(biāo)面的定義。由于當(dāng)前

UIDL的局限性，只有在整個(gè)EDCGEN命令給出后，GUI才能識(shí)別BoxID’s是否是有效。

因此只有當(dāng)BoxID’s(用EDBOX命令)、PartID’s或集合已經(jīng)被定義才可以設(shè)定BoxID’s。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第84頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-85接觸表面

...定義基本接觸在第一個(gè)EDCGEN

對(duì)話(huà)框點(diǎn)擊OK后,又彈出一個(gè)對(duì)話(huà)框以區(qū)分接觸面和目標(biāo)面。對(duì)于單面接觸模型,第二個(gè)框一般不出現(xiàn)，這是因?yàn)槟Ｐ筒恍枰獏^(qū)分接觸面和目標(biāo)面。對(duì)單面接觸模型，EDCGEN命令需直接鍵入(即批處理)來(lái)獲得進(jìn)一步限制接觸面的特性。有些接觸模型需要輸入附加輸入?yún)?shù)。對(duì)這些模型，相應(yīng)的將出現(xiàn)特定的模型對(duì)話(huà)框…LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第85頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-86接觸表面

...定義基本接觸需要輸入附加數(shù)據(jù)的接觸系列是(EDCGENfieldsV1-V4):接觸的模型指定輸入進(jìn)一步定義了接觸。

在左邊介紹的Tiebreak點(diǎn)對(duì)面接觸中(TNTS)，會(huì)出現(xiàn)對(duì)話(huà)框，要求規(guī)定兩個(gè)面何時(shí)脫開(kāi)。LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第86頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-87接觸表面

P.接觸的列表和顯示由于接觸單元不能創(chuàng)建，因此在求解前列出定義了的接觸表面對(duì)確保接觸的正確定義是非常重要的。這用EDCLISTcommand來(lái)完成: Preprocessor>LS-DYNAOptions>Contact>ListEntities所有定義過(guò)的實(shí)體與指定的摩擦參數(shù)一起自動(dòng)列出。注意每種接觸定義有專(zhuān)門(mén)的參考號(hào)LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第87頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-88接觸表面

...接觸的列表和顯示利用由EDCLIST輸出的已定義的接觸(reference)號(hào)，可以由EDPC

命令顯示接觸對(duì):

Preprocessor>LS-DYNAOptions>Contact>SelectandPlot...Contact#1Contact#2Contact#3EDPC既選擇又顯示出接觸對(duì)。在求解前不要忘記重選需要的節(jié)點(diǎn)和單元

…LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教程3全文共106頁(yè)，當(dāng)前為第88頁(yè)。March7,2002Inventory#0016303-89接觸表面

Q.刪除/撤消/恢復(fù)接觸用EDDC

命令刪除定義錯(cuò)誤的接觸實(shí)體:Preprocessor>LS-DYNAOptions>Contact>DeleteEntity…接觸實(shí)體只能在新分析中刪除。對(duì)于EDDC

命令，GUI

自動(dòng)提供“DELE”選項(xiàng),但仍需要指定接觸和目標(biāo)組元和/或PartID/集，單面接觸一般都不需要這些表面。

刪除模塊中所有接觸,鍵入命令EDDC,DELE,ALLEDDC,DELE需要:接觸模型接觸part或組元目標(biāo)Part或組元LS-DYNAANSYS中文培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)教