(整理)ANSYS材料模型.

1、精品文檔第七章材料模型ANSYS/LS-DYN怠才40多種材料模型，它們可以表示廣泛的材料特性，可用材料如下所示。本 章后面將詳細(xì)敘述材料模型和使用步驟。對于每種材料模型的詳細(xì)信息，請參看Appendix B,Material Model Examples或LS/DYNA Theoretical Manual »的第十六章(括號內(nèi)將列出與每種模型相對應(yīng) 的LS-DYN陽料號)。線彈性模型 各向同性(#1) 正交各向異性(#2) 各向異性(#2) 彈性流體(#1)非線彈性模型 Blatz -ko Rubber(#7) Mooney-Rivlin Rubber(#27) 粘彈性(#6)非

2、線性無彈性模型 雙線性各向同性(#3) 與溫度有關(guān)的雙線性各向同性(#4) 橫向各向異性彈塑性(#37) 橫向各向異性FLD (#39) 隨動(dòng)雙線性(#3) 隨動(dòng)塑性(#3) 3 參數(shù) Barlat (#36) Barlat各向異性塑性(#33) 與應(yīng)變率相關(guān)的募函數(shù)塑性(#64) 應(yīng)變率相關(guān)塑性(#19) 復(fù)合材料破壞(#22) 混凝土破壞(#72) 分段線性塑性(#24) 募函數(shù)塑性(#18)壓力相關(guān)塑性模型 彈-塑性流體動(dòng)力學(xué)(#10) 地質(zhì)帽蓋材料模型(#25)泡沫模型 閉合多孔泡沫(#53) 粘性泡沫(#62) 低密度泡沫(#57) 可壓縮泡沫(#63) Honeycomb(#26)

3、需要狀態(tài)方程的模型 BammaiH性(#51) Johnson-Cook 塑性(#15) 空材料(#9) Zerilli -Armstrong(#65) Steinberg(#11)離散單元模型 線彈性彈簧 普通非線性彈簧 非線性彈性彈簧 彈塑性彈簧 非彈性拉伸或僅壓縮彈簧 麥克斯韋粘性彈簧 線粘性阻尼器 非線粘性阻尼器 索（纜）（#71）剛性體模型 剛體（#20）7.1定義顯示動(dòng)態(tài)材料模型用戶可以采用ANSYS命令 MP , MPTEMP, MPDATA , TB , TBTEMP 和 TBDATA 以及ANSYS/LS-DYNAr令EDMP來定義材料模型。下一節(jié) 顯動(dòng)態(tài)材料模型的描述,說明

4、了怎樣使用命令定義每種材料模型的特性。通過GUI路徑定義材料模型比使用命令直接得多：1 .選擇菜單路徑 Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models.Define Material Model Behavior對話框出現(xiàn)。注-如果不事先定義 ANSYS/LS-DYNAI元類型，那么就不能定義 ANSYS/LS-DYNA料模型。2 .在Material Models Available 窗口的右側(cè)，雙擊LS-DYNA然后選擇一種材料模型種類：線 性、非線性、狀態(tài)方程、離散單元特性或剛體材料。3 .雙擊一種材料的子目錄

5、。例如，在非線性材料中，有彈性、非彈性和泡沫材料模型。4 .繼續(xù)雙擊下面的材料分類直到數(shù)據(jù)輸入對話框出現(xiàn)?？蛑械倪x項(xiàng)包括所有的材料模型，它對所 選的材料模型都有效。5 .輸入所需的值，單擊 OK。然后在Materials Models Defined窗口左邊就列出了材料模型的類型和號碼。然后用戶可以雙擊 Materials Models Defined窗口左邊的材料模型使相關(guān)數(shù)據(jù)對話框出現(xiàn)。這樣就可以修改其值。然后單擊OK o用戶可以選擇Edit>Copy并指定新模型號來復(fù)制現(xiàn)有材料模型的內(nèi)容，復(fù)制的材料模型以新模型 號列在Materials Models Defined 窗口左側(cè)，其內(nèi)

6、容與原材料模型內(nèi)容相同。單擊模型號選定它，然后選擇Edit>Delete,可以刪除材料模型。使用 GUI路徑定義材料的詳細(xì)信息，參看§1.2.4.4« ANSYS Basic Analysis Guide中的Material Model Surface,也可參看ANSYSOperations Guide» 的§ 4.2.1.10 Using Tree Structure 來獲得材料模型界面結(jié)構(gòu)層的詳細(xì)信息。如果用戶通過GUI路徑來定義、修改、復(fù)制或刪除材料模型，ANSYSI自動(dòng)發(fā)出正確命令并將其寫入log文件中。7.2顯式動(dòng)態(tài)材料模型的描述本節(jié)將詳

7、細(xì)講述每一種材料模型。每當(dāng)提及“加載曲線 ID”時(shí)，就需要輸入一條材料數(shù)據(jù)曲線 ID,用EDCURVEr令定義材料數(shù)據(jù)曲線，見第四章,Loading。當(dāng)采用交互工作方式時(shí)，所有材料模型的可用特性都出現(xiàn)在材料模型對話框中。當(dāng)使用批處理或命令流方式時(shí)，相應(yīng)的命令都提供在這里。要保證定義材料屬性為模型列出的，不要定義與模型無關(guān)的數(shù)據(jù)。7.2.1 線彈性模型7.2.1.1 各向同性彈性模型各向同性彈性模型。使用M喉令輸入所需參數(shù)：MP, DEN秘密度MP, EXH彈性模量MP, NUX一泊松比此部分例題參看 B.2.1 , Isotropic Elastic Example:High Carbon S

8、teel 。7.2.1.2 正交各向異性彈性模型正交各向異性彈性模型。用 MP命令輸入所需參數(shù)：MP, DENS密度MP, EX-彈性卞K量（EY, EZ）;需一值MP, NUX從泊松比（NUXY NUXZ ;需一值或MP, PRXF主泊松比（PRYZ PRXZ ;需一值MP , GX剪切IK量（GYZ,GXZ ;需一值當(dāng)僅給定一個(gè)值時(shí)（例如，EX）其它值將自動(dòng)定義（EY=EZ=EX o用EDLCS和EDMP , ORTHO命令定義材料坐標(biāo)系統(tǒng)。如果沒有給定材料坐標(biāo)系統(tǒng)，材料特性將單元的I , J, L節(jié)點(diǎn)定義的材料軸保持正交各向異性（參看下圖）。對于多層復(fù)合殼，用 TB , COMPT令代替

9、，并作為SHELL16彈元 實(shí)常數(shù)給定層性質(zhì)。詳細(xì)信息參看§7.2.3.11 Composite Damage Model.例題參看 B.2.2 Orthopic Elastic Example:Aluminum Oxide.7.2.1.3 各向異性彈性模型此種材料的描述需要全彈性矩陣。由于其對稱性，僅需21種常數(shù)。這種材料僅對SOLID164單元和PLANE162I元有效（軸對稱和平面應(yīng)變問題）。用MP命令輸入密度。用 TB , ANEL命令以上三角形式輸入常數(shù)。用 EDLCS和EDMP, ORTHO 命令定義材料方向軸。如果沒有定義材料坐標(biāo)系，材料性質(zhì)將與單元的I、J、L節(jié)點(diǎn)所定

10、義的材料軸保持正交各向異性（參看上面的單元坐標(biāo)系圖）。MP, DENS密度TB , ANELTBDATA, 1, C11,C12,C22,C13,C23,C33TBDATA, 7, C14,C24,C34,C44,C15,C25TBDATA, 13, C35, C45, C55, C16, C26, C36TBDATA, 19, C46, C56, C66當(dāng)用戶使用TBLIST顯示材料類型的數(shù)據(jù)信息時(shí)，這些常數(shù)以下三角形式D出現(xiàn)而不是上三角形式C o這一矛盾不是計(jì)算錯(cuò)誤；材料數(shù)據(jù)已準(zhǔn)確傳遞給LS-DYNA!序。例題參看 B.2.3,Anisotropic Elastic Example:Cad

11、mium 。7.2.1.4 彈性流體模型使用此選項(xiàng)來模擬動(dòng)態(tài)沖擊載荷作用下盛滿流體的容器。可以用MP命令輸入密度（DENS ,用EDMP命令定義材料模型為彈性流體：MP, DENSEDMP, FLUID, MAT VAL1流體模型要求指定體積模量，可以在上述命令的VAL1域輸入。除了使用EDMP外，用戶也可用MP命令輸入彈性模量（ER和泊才比（NUXY o然后程序?qū)⒂?jì)算體積模量如下所示：MP, EXMP, NUXY3（1-2叨如果VAL1 （ EDMP內(nèi)）、EX和NUXYTB指定了，VAL1將用作體積模量。7.2.2 非線性彈性模型7.2.2.1Blatz-ko彈性橡膠模型Blatz和ko定義

12、的超彈連續(xù)橡膠模型。該模型使用第二類Piola-Kirchoff 應(yīng)力：1% =G產(chǎn)廠47乜其中，G-剪切模量，V一相對體積，v 一泊松比，一右柯西-格林應(yīng)變張量，而4 Kronecker delta o用MP命令輸入密度（DENS和剪切模量（GXY。例題參看 B.2.4,Blatz-Ko Example:Rubber 。7.2.2. 2 Mooney-Rivlin橡膠彈性模型不可壓縮橡膠模型。它與 ANSYS勺Mooney-Rivlin 2-參數(shù)模型很相似。輸入 G。，Gil和1?來定義應(yīng)變能量密度函數(shù):取，出一 3) + %出-3) + 0+ D區(qū) _ I)22(1 - 2v)、和4是右柯

13、西-格林張量不變量精品文檔用MP命令輸入泊松比（I）和密度。（泊松比的值要比推薦的大一些，太小的值不能工作。）用TB和TBDATA命令輸入Mooney-Rivlin常數(shù)，只允許一種溫度下的數(shù)據(jù)， 并且必須放在數(shù)據(jù)表中 的1和2位置。TB , MOONE丫，0TBDATA, 2,TBDATA, 1,01如果不直接輸入 to和C。,可以設(shè)這些常數(shù)為 0,然后用載荷曲線提供表格式單軸數(shù)據(jù)。程序?qū)⒏鶕?jù)TBDATA命令的3-6項(xiàng)所輸入的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來計(jì)算這些常數(shù)。使用這種輸入法，必須設(shè)TB命令的 TBOPT=2TB , MOONEY, , , 2TBDATA, 1, C1。（設(shè)為0,應(yīng)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）TBDAT

14、A, 2,設(shè)為0,應(yīng)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）TBDATA, 3,（試樣測量長度TBDATA, 4,（試樣測量寬度）TBDATA, 5,（試樣厚度）TBDATA, 6,（載荷曲線ID）提供單軸數(shù)據(jù)的載荷曲線應(yīng)使測量長度 AL隨相應(yīng)力的變化而變化。在壓縮中，力和長度變化 須為負(fù)值。在拉伸中，力和測量長度變化須為正值。單軸方向的主拉伸比|兒由下式給出：'。一初始長度，L實(shí)際長度?；蛘呖梢酝ㄟ^設(shè)定測量長度、設(shè)置厚度和寬度為1.0 ,并且在測量長度變化處定義工程應(yīng)變以及在有作用力的地方定義名義（工程）應(yīng)力，從而輸入應(yīng)力 -應(yīng)變曲線。在ANSYS/LS-DYNA：解的初始階段，用最小二乘法來處理輸入的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

15、。例題參看 B.2.5 Mooney-Rivlin Example : Rubber。7.2.2 . 3粘彈性模型Herrmann和Peterson提出的線性粘彈性模型。模型采用偏量特性：f del （）|這里剪切松弛模量由下式給出：/）=，+（鳥在模型中，由體積V計(jì)算增量積分壓力時(shí)，需事先進(jìn)行彈性體積假設(shè)，即V: p=K 。用參數(shù)G©、 G。、K （體積模量）和 0來定義線粘彈性模型。用 TB , EVISC和TBDATA命令的46、47、48和61 項(xiàng)輸入以上數(shù)據(jù)：TB , EVISCTBDATA, 46,-i.TBDATA, 47TBDATA, 48, KTBDATA, 61,

16、 1/0注-對于這種材料選項(xiàng)，必須用 MP命令定義密度（DENS。例題參看 B.2.6, Viscoelastic Example: Glass。7.2.3 非線性無彈性模型7.2.3.1 雙線性各向同性模型使用兩種斜率（彈性和塑性）來表示材料應(yīng)力應(yīng)變行為的經(jīng)典雙線性各向同性硬化模型 （與應(yīng)變 率無關(guān)）。僅可在一個(gè)溫度條件下定義應(yīng)力應(yīng)變特性。 （也有溫度相關(guān)的本構(gòu)模型； 參看Temperature Dependent Bilinear Isotropic Model ）。用 MP 命令輸入彈性模量（Exx）,泊松比（NUXY 和密 度（DENS ,程序用EX和NUXY1計(jì)算體積模量（K）。用T

17、B和TBDATA命令的1和2項(xiàng)輸入屈服 強(qiáng)度和切線模量：TB , BISOTBDATA, 1,（屈服應(yīng)力）TBDATA, 2, 幾（切線模量）例題參看 B.2.7,Bilinear Isotropic Plasticity Example: Nickel Alloy 。7.2.3.2 與溫度相關(guān)的雙線性各向同性模型應(yīng)變率無關(guān)、用兩種斜率（彈性和塑性）來表示材料應(yīng)力應(yīng)變特性的經(jīng)典雙線性各向同性硬化模 型?？梢栽诹鶄€(gè)不同的溫度下定義應(yīng)力應(yīng)變行為。如果僅在一個(gè)溫度下定義應(yīng)力應(yīng)變行為，就需假定 雙線性各向同性材料模型（與應(yīng)變率和溫度無關(guān)）?？梢酝ㄟ^輸入較大的屈服強(qiáng)度值來以該模型、表 熱-彈性材料。用M

18、P命令輸入密度（DENS （溫度無關(guān)）。用 MPTEM評口 MPDATA輸入彈性模量（Exx）、泊 松比（NUXY卻熱脹系數(shù)（ALPX）（這些特性和溫度有關(guān)）。用TB , BISO, , NTEMPTBTEMP以及TBDATA 命令的1和2項(xiàng)輸入屈服強(qiáng)度和切線模量。屈服強(qiáng)度和切線模量必須相對于同一溫度定義，在MPTEMP命令中輸入。MP, DENSMPTEMP 1, T的%, TE峭，陽明網(wǎng)？MPDATA EX, ,1,第2 ,，MPDATA NUXY , 1,而弭映啊MPDATA ALPX , 1, ALPX,，"PX濫股TB , BISO）, , NTEMPNTEM阿為 2 至U

19、 6）TBTEMP,（第一個(gè)溫度點(diǎn)）TBDATA, 1, 4 （屈服應(yīng)力）ffTBDATA, 2, 皿（切線模量）TBTEMP, TEMR （第二個(gè)溫度點(diǎn)）TBDATA, 1,內(nèi)（屈服應(yīng)力）TBDATA, 2, 口恤?。ㄇ芯€模量）（重復(fù)此形式NTEM欣）TBTEMP,匕叫棋翻p （最后一個(gè)溫度點(diǎn)）TBDATA, 2,TBDATA, 1,（屈服應(yīng)力）（切線模量）注-對于這些材料模型，必須提供足夠范圍的溫度數(shù)據(jù)，使之能夠覆蓋分析中的實(shí)際溫度。否 則，分析將會(huì)中止。7.2.3.3 橫向各向異性硬化模型僅供殼單元和2-D單元使用的全迭代各向異性塑T模型。在此模型中，由 HILL給出的屈服函數(shù) 在平面應(yīng)

20、力情況下簡化如下：12 2R_ 2 衣 +1F= + 0廠 +2%VA t1式十回1恒1這里R為各向異性硬化參數(shù)，它為平面內(nèi)的塑性應(yīng)變率22 和平面外應(yīng)變率 出 之比：rJIl 稚應(yīng)力應(yīng)變僅定義在一個(gè)溫度下。用 MP命令輸入彈性模量（Exx）,密度（DENS加泊才H匕（NUXY卜 用TB , PLAW , , , 7和TBDATA命令的1-4項(xiàng)輸入屈服應(yīng)力，切線模量，各向異性硬化參數(shù)以及 有效屈服應(yīng)力相對于有效塑性應(yīng)變的載荷曲線 ID號：TB , PLAW , , , 7TBDATA,1,（屈服應(yīng)力）TBDATA, 3, R （各向異性硬化參數(shù)）TBDATA, 2,（切線模量）TBDATA,

21、4, LCID （屈服應(yīng)力和塑性應(yīng)變的載荷曲線ID）例題參看 B.2.8,Transversely Anisotropic Elastic Plastic Example: 1010 Steel。7.2.3.4 橫向各向異性FLD硬化模型這種材料模型用于模擬各向異性材料的板料成形。僅考慮橫向各向異性材料。對于此模型，可以用定義的載荷曲線來模擬流動(dòng)應(yīng)力和有效塑性應(yīng)變的關(guān)系（EDCURVE） o另外，也可以定義成形極限圖（也可用EDCURVE,如下圖所示）。ANSYS/LS-DYNA!序用此圖來計(jì)算材料所承受的最大應(yīng)變 比。這一塑性模型僅在殼單元和 2-D單元中使用。這一模型遵循前邊所述的橫向各向

22、異性彈塑性模型 所介紹的塑性理論。理論基礎(chǔ)可參考該模型。使用橫向各向異性FLD模型，需用MP命令輸入密度（DENS,彈性模量（Exx）和泊松比（NUXY 如下所示，可以用 TB , PLAW, , , 10和TBDATA命令中的1-5項(xiàng)定義其它參數(shù)。TB , PLAW , , , 10TBDATA, 1, 口？（屈服應(yīng)力）ffTBDATA, 2, 口（切線模量）TBDATA, 3, R （各向異性硬化參數(shù)）TBDATA, 4, LCID1 （有效應(yīng)力和塑性應(yīng)變的載荷曲線）TBDATA, 5, LCID2 （定義FLD的載荷曲線）例題參看 B.2.9 , Transversely Anisotr

23、opic FLD Example : Steinless SteelPLANE STRAIN %7.23.5 雙線性隨動(dòng)模型（與應(yīng)變率無關(guān)）經(jīng)典的雙線性隨動(dòng)硬化模型，用兩個(gè)斜率（彈性和塑性）來表示材料的應(yīng)力應(yīng) 變特性。用MP命令輸入彈性模量（Exx）,密度（DENS和泊才H匕（NUXY?？梢杂肨B , BKIN和 TBDATA命令中的1-2項(xiàng)輸入屈服強(qiáng)度和切線模量：TB , BKINTBDATA,1,（屈服應(yīng)力）TBDATA,2,抽（切線模量）例題參看 B.2.10 , Bilinear Kinematic Plasticity Example: Titanium Alloy7.2.3.6塑性

24、隨動(dòng)模型各向同性、隨動(dòng)硬化或各向同性和隨動(dòng)硬化的混合卞K型，與應(yīng)變率相關(guān)，可考慮失效。通過在 0（僅隨動(dòng)硬化）和1 （僅各向同性硬化）間調(diào)整硬化參數(shù)0來選擇各向同性或隨動(dòng)硬化。應(yīng)變率用Cowper-Symonds模型來考慮，用與應(yīng)變率有關(guān)的因數(shù)表示屈服應(yīng)力，如下所示：這里1+ C（為十您*的一初始屈服應(yīng)力，E一應(yīng)變率，C和P-Cowper Symonds為應(yīng)變率參數(shù)。一有效塑%性應(yīng)變,塑性硬化模量，由下式給出:應(yīng)力應(yīng)變特性只能在一個(gè)溫度條件下給定。用MP命令輸入彈性模量（Exx）,密度（DENS和泊松比（NUXY。用TB , PLAW , , , 1和TBDATA命令中的1-6項(xiàng)輸入屈服應(yīng)力，

25、切線斜率，硬化 參數(shù)，應(yīng)變率參數(shù) C和P以及失效應(yīng)變：如下所示，可以用TB , PLAW, , , 10和TBDATA命令中的1-5項(xiàng)定義其它參數(shù)。TBDATA,1,（屈服應(yīng)力）TBDATA,2,儂（切線模量）TBDATA,3,B （硬化參數(shù)）TBDATA,4,C （應(yīng)變率參數(shù)）TBDATA,5,P （應(yīng)變率參數(shù)）TBDATA,6,/ （失效應(yīng)變）例題參看B.2.11 , Plastic Kinematic Example : 1018 Steel。7.2.3.7 3-參數(shù)Barlat模型由 BarlatLian提出的各向異性塑性模型，用于平面應(yīng)力條件下的鋁質(zhì)薄板模型。使用了指數(shù)和線性硬化法則

26、。平面應(yīng)力下各向異性屈服準(zhǔn)則定義為:2（5）常二*1+舄+M& -+ ,2占“丁一屈服應(yīng)力，a和c各向異性材料模型，m-Barlat常數(shù)，和舄 定義為勺二陽+戶用其中h和p為附加各向異性材料常數(shù)。對于指數(shù)硬化選項(xiàng)，材料屈服強(qiáng)度給定如下:k屈服系數(shù)，卜初始屈服應(yīng)變，耳塑性應(yīng)變，n硬化系數(shù)。所有各向異性材料常數(shù), 除p隱含定義外，都由Barlat和Lian定義的寬厚應(yīng)變比（R）決定：c=2-a對于任意角4的寬厚應(yīng)變比可由下式計(jì)算;MP命令輸入沿4萬向的單軸向拉伸應(yīng)力。僅在同一個(gè)溫度下給定應(yīng)力應(yīng)變特性。用 彈性模量（Exx）,密度（DENS和泊才H匕（NUXY。硬化7B則類型HR （線T為1

27、或指數(shù)為2）,切 線模量（HR=D或屈服系數(shù)（HR=2 ,屈服應(yīng)力（HR=1或硬化系數(shù)（HR=2 , Barlat指數(shù)，m,厚度和寬度方向的應(yīng)變比,和小0以及正交各向異性材料軸，用TB , PLAW, , ,3和TBDATA命令的1-8項(xiàng)輸入:最后一項(xiàng)CSID有兩個(gè)有效值：0 （缺省）和2,如果CSID=0,局部坐標(biāo)系由單元節(jié)點(diǎn)I,J和L 定義（如上圖所示）；如果 CSID=2,材料軸由EDLCS命令給定的局部坐標(biāo)系決定（對于確定軸向的 詳細(xì)信息，請參看命令的描述）。在定義材料特性之前，必須用EDLCS定義局部坐標(biāo)系，然后執(zhí)行EDMPRTHO,VAL1,其中VAL1值為EDLCS命令定義的坐標(biāo)

28、系標(biāo)號。7.2.3.8 Barlat各向異性塑性模型由Barlat , lege和Berm發(fā)展的各向異性塑性模型，用于模擬成形過程的材料特性， 各向異性屈 服函數(shù)定義如下：這里m為流動(dòng)指數(shù)；研為對稱矩陣 U的主值，這里a、b、c、f、g和h代表各向異性材料常數(shù)，當(dāng) a=b=c=f=g=h=1,就會(huì)模擬各向同性材料行 為，而屈服表面就會(huì)簡化為 Tresca表面（m=1和Von Mises表面（m=2或4）,對于此材料選項(xiàng)， 屈服強(qiáng)度由下式給出：取 T/3H%S獷= 1，3b （% - %- bjy）工=1咻仁一%）75-%）L二凡這里k是強(qiáng)度系數(shù)，是塑性應(yīng)變，*0是初始屈服應(yīng)變，n是硬化系數(shù)，僅

29、在同一溫度下定義應(yīng)力、應(yīng)變特性。用 MP命令輸入彈性模量（Exx）,密度（DENS和泊才比（NUXY ,強(qiáng)度系數(shù)， 初始屈服應(yīng)變，硬化系數(shù)，流動(dòng)指數(shù)和Barlat各向異卜常數(shù)a-h ,用TB ,PLAW,6 和TBDATA命令的第1 10項(xiàng)輸入。TB , PLAW,6TBDATA 1, k （強(qiáng)度系數(shù)）TBDATA 2,% （初始應(yīng)變）TBDATA 3, n （硬化系數(shù)）TBDATA 4, m （流動(dòng)指數(shù)（Barlat）TBDATA 5, aTBDATA 6, bTBDATA 7, cTBDATA 8, fTBDATA 9, gTBDATA 10, h例題參看 B.2.13 , Barlat

30、Anisotropic Plasticity Example:2008-T4 Aluminum。7.2.3.9 應(yīng)變率敏感的募函數(shù)式塑性模型與應(yīng)變率相關(guān)的塑性模型，主要用于超塑性成形分析，該模型遵循Ramburgh-Osgood本構(gòu)關(guān)系:.這里£ 應(yīng)變；應(yīng)變率；m-硬化系數(shù)；k 材料常數(shù)；n應(yīng)變率敏感系數(shù)。應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系只能定義于一個(gè)溫度下。用 MP命令輸入彈性模量（EXX ,密度（DENS和泊才比（NUXY 用TB ,PLAW,4和TBDATA命令的第14項(xiàng)定義材料常數(shù)、硬化系數(shù)、應(yīng)變率敏感系數(shù)及初始應(yīng) 變率。TB , PLAW,4TBDATA 1, k （材料常數(shù)）TBDATA 2

31、, m （硬化系數(shù)）TBDATA 3, n （應(yīng)變率靈敏系數(shù)）TBDATA 4,瓦（初始應(yīng)變率）例題參看 B.2.14 , Rate Sensitive Powerlaw Plasticity Example:A356 Aluminum 。7.2.3.10 應(yīng)變率相關(guān)的塑性模型應(yīng)變率相關(guān)各向同性塑性模型主要用于金屬和塑性成形分析，在此模型中，載荷曲線用來描述初始屈服強(qiáng)度 °。與有效應(yīng)變率之間的函數(shù)關(guān)系。屈服應(yīng)力定義如下：%二CT溫+E成f式中 訝初始屈服強(qiáng)度，聲有效應(yīng)變率，嚴(yán)有效塑性應(yīng)變，應(yīng)力應(yīng)變特性僅定義于同一溫度下。用MP命令輸入彈性模量（EXX 、密度（DENS和泊松比（NUX

32、Y o定義初始屈服應(yīng)力和有效應(yīng)變率的載荷曲線號，切線模量，定義彈性模量和有效應(yīng)變率 的載荷曲線號，定義切線模量和有效應(yīng)變率的載荷曲線ID,定義Von Misess失效應(yīng)力和有效應(yīng)變率的載荷曲線號，用TB ,PLAW,5和TBDATA命令的第1 5項(xiàng)輸入。對于殼單元，可在第 6項(xiàng)中給 定Mn Time,取代第5項(xiàng)中的LCID4定義材料失效。Mn Time為自動(dòng)刪除單元的最小步長。TB , PLAW,5TBDATA 1, LCID1 （定義初始屈服應(yīng)力和有效應(yīng)變率的載荷曲線ID）TBDATA 2, E tan （切向（塑性硬化）模量 ）TBDATA 3, LCID2 （定義彈性模量和有效應(yīng)變率的載

33、荷曲線ID）TBDATA 4, LCID3 （定義切線模量和有效應(yīng)變率的載荷曲線ID）TBDATA 5, LCID4 （定義Von Misess 失效應(yīng)力和有效應(yīng)變率的載荷曲線ID）TBDATA 6, Mn Time （自動(dòng)刪除單元的最小步長，僅用于殼單元）例題參看 B.2.15 , Strain Rate Dependent Plasticity Example;4140 Steel。7.2.3.11 復(fù)合材料破壞模型此材料模型是由Chang & Chang發(fā)展的復(fù)合材料失效模型，模型采用如下5個(gè)參數(shù)：S11由向拉伸強(qiáng)度S2= 黃向拉伸強(qiáng)度512=剪切強(qiáng)度C2= 黃向壓縮強(qiáng)度二=非線

34、性剪切應(yīng)力參數(shù)所有參數(shù)均由實(shí)驗(yàn)確定，用MP命令輸入彈性模量（Exx,Eyy,Ezz ）、剪切模量（Gxy,Gyz,Gxz）, 密度（DENS和泊松比（NUXY,NUYZ,NUXZ）壓縮失效時(shí)的體積模量、剪切強(qiáng)度、軸向拉深強(qiáng)度、橫向 拉深強(qiáng)度、橫向壓縮強(qiáng)度以及非線性剪切應(yīng)力參數(shù)用TB ,COMP和TBDATA命令的第16項(xiàng)輸入：TB , COMPTBDATA 1, KFAIL （壓縮失效時(shí)的體積模量）TBDATA 2, S12 （剪切強(qiáng)度）TBDATA 3, S1 （軸向拉伸強(qiáng)度）TBDATA 4, S2 （橫向拉伸強(qiáng)度）TBDATA 5, C2 （橫向壓縮強(qiáng)度）TBDATA 6,Q'（

35、非線性剪切應(yīng)力參數(shù)）注-關(guān)于LS-DYNA材料模型# 22 （復(fù)合破壞）的詳細(xì)信息，請參考 LS-DYNA TheoreticalManual。即使不使用失效特性，多層復(fù)合薄片也要求此模型。薄片特性定義為SHELL 163的實(shí)常數(shù)。7.2.3.12 混凝土破壞模型此模型用于分析承受混合沖擊載荷的剛勁加強(qiáng)混凝土材料。這一模型要求混凝土和加強(qiáng)材料常數(shù)以及狀態(tài)方程（有關(guān)狀態(tài)方程的詳細(xì)信息參考7.2.6,Equation of State Models ）。用MP命令輸入密度（DENS和泊松比（NUXY用TB , CONC R, , , 2命令和TBDATA命令的1-78項(xiàng)輸入下列 值：TB ,CON

36、CR,2TBDATA1, 0f （失效的最大主應(yīng)力）TBDATA,2,4 （內(nèi)聚常數(shù)）TBDATA3,（壓力硬化系數(shù)）TBDATA4,（壓力硬化系數(shù)）TBDATA5,TBDATA6,TBDATA7,TBDATA8,TBDATA,TBDATA,TBDATA,TBDATA,TBDATA,TBDATA,TBDATA,TBDATA,TBDATA,TBDATA,TBDATA,TBDATA,（屈服內(nèi)聚力）10,11,12,13,14,15,16,18,19,（屈服極限的壓力硬化系數(shù)）（屈服極限的壓力硬化系數(shù)）（失效材料的壓力硬化系數(shù)）9,（失效材料的壓力硬化系數(shù)）（破壞比例因子）（單軸拉伸的破壞比例因子）

37、（三軸拉伸的破壞比例因子）PRE （加強(qiáng)筋的百分比） （加強(qiáng)筋的彈性模量）肌叫（加強(qiáng)筋的泊松比）（初始屈服應(yīng)力）回（切線模量）17,LCP （主材料速率敏感度的載荷曲線ID）LCR （加強(qiáng)筋速率敏感度的載荷曲線ID）20-32,'13 （破壞函數(shù) 1-13）精品文檔TBDATA,3,C （應(yīng)變率參數(shù)）精品文檔TBDATA,33-45 ,（比例因子1-13）TBDATA,46,GAMA溫度常數(shù)）它是一個(gè)很常用的塑性準(zhǔn)則，特Cowper-Symbols模型考慮應(yīng)變率7.2.3. 13分段線性塑性模型多線性彈塑性材料模型，可輸入與應(yīng)變率相關(guān)的應(yīng)力應(yīng)變曲線 別用于鋼。采用這個(gè)材料模型，也可根據(jù)

38、塑性應(yīng)變定義失效。采用 的影響，它與屈服應(yīng)力的關(guān)系為：i+（“ +這里£_有效應(yīng)變率，c和p應(yīng)變率參數(shù),常應(yīng)變率處的屈服應(yīng)力，而是基于有效塑性應(yīng)變的硬化函數(shù)。用MP命令輸入彈性模量（Exx）,密度（DENSW口泊才H匕（NUXY）。用TB , PLAW , , , 8和TBDATA命令的1-7項(xiàng)輸入屈服應(yīng)力、切線模量、失效的有效真實(shí)塑性應(yīng) 變、應(yīng)變率參數(shù) G應(yīng)變率參數(shù)P、定義有效全應(yīng)力相對于有效塑性真應(yīng)變的載荷曲線ID以及定義應(yīng)變率縮放的載荷曲線ID。TB ,PLAW, 8TBDATA2, 月血（切線模量）TBDATA3,（失效時(shí)的有效塑性真應(yīng)變）TBDATA4,C （應(yīng)變率參數(shù)）T

39、BDATA5,P （應(yīng)變率參數(shù)）TBDATA6,LCID1 （定義全真應(yīng)力相對于塑性真實(shí)應(yīng)變的載荷曲線）TBDATA7,LCID2 （關(guān)于應(yīng)變率縮放的載荷曲線）注-如果采用載荷曲線LCID1,則用TBDATA命令輸入的屈服應(yīng)力和切線模量將被忽略。 另外， 如果C和P設(shè)為0,則略去應(yīng)變率影響。如果使用 LCID2,用TBDATA命令輸入的應(yīng)變率參數(shù) C和P 將被覆蓋。只考慮真實(shí)應(yīng)力和真實(shí)應(yīng)變數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)曲線一節(jié)中講述了此種類型的例題。注-例題參看 B.2.16 , Piecewise Linear Plasticity Example : High Carbon Steel 。7.2.4. 14

40、募函數(shù)塑性模型用于金屬和塑性成形分析的與應(yīng)變率有關(guān)的塑性模型。該模型提供各向同性硬化的彈塑性行為。 并且它用一個(gè)包括Cowper-Symbols乘子的募函數(shù)本構(gòu)關(guān)系來描述應(yīng)變率的影響：11 rm i+ - c /+s"其中 應(yīng)變率，C, PCowper-Symbols應(yīng)變率參數(shù)， 彈性應(yīng)變， D 有效塑性應(yīng)變，k強(qiáng)度系數(shù)，n硬化系數(shù)，僅能在一個(gè)溫度下指定應(yīng)力應(yīng)變特性。用 MP命令輸 入彈性卞K量（Exx）、密度（DENSW口泊松比（NUXY）。用TB , PLAW , , , 2和TBDATA命令的1-4 項(xiàng)輸入強(qiáng)度系數(shù)、硬化系數(shù)和應(yīng)變率參數(shù) C和P:TB, PLAW,2TBDATA

41、1,k（強(qiáng)度系數(shù)）TBDATA2,n （硬化系數(shù)）精品文檔TBDATA4,P （應(yīng)變率參數(shù)）例題參看 B.2.17 , Powerlaw Plasticity Example:Aluminum 1100。7.2.5. 力相關(guān)的塑性模型7.2.5.1 彈塑性流體動(dòng)力學(xué)模型該模型用于模擬承受大應(yīng)變的材料，這里塑性特性可以由一系列數(shù)據(jù)點(diǎn)定義或屈服應(yīng)力和切線模 量定義。如果不指定有效真實(shí)塑性應(yīng)變和有效真實(shí)應(yīng)力數(shù)據(jù)，屈服強(qiáng)度將按下式計(jì)算（依據(jù)各向同性 硬化）：|。/生+的根據(jù)楊氏模量和切線模量可計(jì)算塑性硬化模量£%:紇=E-Et如果指定了有效真實(shí)塑性應(yīng)變和應(yīng)力值，應(yīng)力應(yīng)變特性可以由有效真實(shí)應(yīng)力

42、與真實(shí)塑性應(yīng)變曲線 的數(shù)據(jù)點(diǎn)定義?？梢宰疃喽x16個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。如果應(yīng)變值超過了最大輸入值，將使用線性插值；因此， 需輸入其它值來覆蓋分析中所有的應(yīng)變值。用MP命令輸入密度（DENS）、彈性卞K量（EX）和剪切模量（GXY。用TB ,PLAW,9 和TBDATA命令的第1-45項(xiàng)輸入下列參數(shù)：TB ,PLAW,9TBDATA1, % （初始屈服應(yīng)力）TBDATA2, 口 k （硬化模量）TBDATA3,PC （截?cái)鄩毫χ担㏕BDATA4, 1（失效應(yīng)變）TBDATA5-20, W '16 （有效應(yīng)變數(shù)據(jù)曲線值）TBDATA21-36, "1 "16 （有效應(yīng)力數(shù)據(jù)曲線值

43、）TBDATA37,（狀態(tài)常數(shù)的線性多項(xiàng)式方程）TBDATA38,（狀態(tài)常數(shù)的線性多項(xiàng)式方程）TBDATA39, G （狀態(tài)常數(shù)的線性多項(xiàng)式方程）TBDATA40, C?（狀態(tài)常數(shù)的線性多項(xiàng)式方程）TBDATA41,（狀態(tài)常數(shù)的線性多項(xiàng)式方程）TBDATA42, 5 （狀態(tài)常數(shù)的線性多項(xiàng)式方程）TBDATA43, 6 （狀態(tài)常數(shù)的線性多項(xiàng)式方程）TBDATA44, % （初始內(nèi)能）TBDATA45,匕（初始相又t體積）注意TBDATA命令指定的37-45的常數(shù)與狀態(tài)模型的線性多項(xiàng)式方程相同。詳細(xì)信息請參看 § 7.2.6 , Equation of State Models 。12.

44、42 地質(zhì)帽蓋模型該模型是一種用于地質(zhì)力學(xué)問題或諸如混凝土材料分析的非粘性、雙常量材料模型。該模型中， 雙常量帽蓋理論又被擴(kuò)展到包括非線性隨動(dòng)硬化。下面將討論擴(kuò)展的帽蓋模型及其參數(shù)。精品文檔Sur&jce of tine Two-invariant C理 Model.41XT0圖7-1用應(yīng)力張量不變量來描述帽蓋模型。從偏量應(yīng)力得出偏應(yīng)力張量第二不變量的平方根如下所示:1此為變形或剪切力的客觀標(biāo)量尺寸。應(yīng)力/1-第一不變量是應(yīng)力張量的軌跡。帽蓋模型包括壓力人空間的三個(gè)表面，如圖 7-1Surface of the Two-invariant CapModel所示。表面失效包絡(luò),?是極限表

45、面，而是拉伸中止值。的函數(shù)形式如下:Z 二 M(兄(J), 丁冠卿)這里& 士由下式給出:月伉)三好"型(-4)+跖。這一失效包絡(luò)面固定在1空間，因此，如果不存在隨動(dòng)硬化就不會(huì)硬化，接著，在圖中，有一個(gè)帽蓋表面下式給出:這里%由下式給出"（人出三"也取廠與耳.£君是帽蓋表面和A軸的交叉:x（曠上+叫尬而L （k）定義為由硬化準(zhǔn)則，硬化參數(shù) k和塑性體積的變化 有關(guān)，曖二印1一E即一。（工（同一工4|在幾何上，認(rèn)為R為帽蓋表面和失效表面交叉處的坐標(biāo)，最后，有一個(gè)截止拉伸表面，在圖中表示為 h,函數(shù) h由下式給出式中T為輸入的材料參數(shù)，它來定義材料所

46、支持的最大靜水張力，區(qū);一1處的彈性區(qū)域由上面的失效包絡(luò)面，左邊的拉伸截止表面和右邊的帽蓋表面來定義邊界。用MP命令輸入密度（DENS和剪切模量（GXY。用TB , GCA臉令和TBDATA命令的1-13項(xiàng)輸入下列參數(shù)。TB , GCAPTBDATA, 1, K （體積模量）TBDATA, 2, a （失效包絡(luò)參數(shù)）TBDATA, 3, 0 （失效包絡(luò)線性系數(shù)）TBDATA, 4, 丫（失效包絡(luò)指數(shù)系數(shù)）TBDATA, 5, 0 （失效包絡(luò)指數(shù)）TBDATA, 6, R （帽蓋表面中心線比率）TBDATA, 7, D （硬化率指數(shù)）TBDATA, 8, W（硬化率系數(shù)）TBDATA, 9, X

47、。（硬化率指數(shù)）TBDATA, 10, C （動(dòng)態(tài)硬化系數(shù)）TBDATA, 11, N （動(dòng)態(tài)硬化參數(shù)）TBDATA, 12, Ftype （公式標(biāo)志：1表示土和混凝土， 2表示石頭）TBDATA, 13,Toff （拉伸截止值；Toff0,在壓縮中為正）對于該種材料的詳細(xì)信息請參看 LS-DYNA Theoretical Manual »。例題參看 B.2.18 , Geological Cap Example : SRI Dynamic Concrete 。7.2.5泡沫模型1.1.1.1 1閉合多孔泡沫模型剛性、閉合多孔、低密度聚氨酯泡沫材料模型通常用于汽車設(shè)計(jì)的撞擊限制器模型

48、。該模型與 honeycomb很相似，在體積壓縮達(dá)到之前，所有應(yīng)力張量的分量都不耦合。但與honeycomb不同的是, 閉合多孔泡沫是各向同性的，還受約束的空氣壓力的影響，材料模型定義應(yīng)力為：這里一輪廓應(yīng)力，F(xiàn)Q初始泡沫應(yīng)力，狀一泡沫與聚合物密度之比，Kroneckerdelta,體積應(yīng)變定義如下：了 一 'T + 10這里尸相對體積,一初始體積應(yīng)變。屈服條件使用試探主應(yīng)力，定義如下:這里a,b,c為用戶自定義常數(shù)。只能在同一溫度下定義應(yīng)力應(yīng)變特性。用 MP命令輸入彈性模 量（Exx）和密度（DENS）,假設(shè)該模型的泊松比為 0,用TB ,FOAM,1和TBDATA命令的1-6項(xiàng)輸入

49、屈服應(yīng)力常數(shù)a,b和c,初始泡沫壓力，泡沫與聚合物密度之比以及初始體積應(yīng)變，如下示：TB ,FOAM,1TBDATA1,aTBDATA2,bTBDATA3,cTBDATA4, P0（初始泡沫壓力）TBDATA5,夕（泡沫與聚合物密度之比）TBDATA6, （初始體積應(yīng)變）1.1.1.2 粘性泡沫模型用于撞擊模型的能量吸收泡沫材料。該模型包括并行的非線性彈性剛度和粘性阻尼。 在粘性吸收 能量同時(shí)使用用彈性剛度限定整體撞擊。彈也剛度 V ,初始粘性系數(shù)片都是相對體積的非線性函 數(shù)：耳二曠£1初始彈性剛度， 匕一初始粘性系數(shù)，/1,分別為彈性剛度和粘性系數(shù)的募指數(shù)。僅能在同一種溫度下定義應(yīng)

50、力應(yīng)變曲線。用MP命令輸入彈性剛度（Exx）,泊松比（NUXY和密度（DENS。用TB ,FOAM,3 和TBDATA命令的1-4項(xiàng)輸入彈性剛度募指數(shù)，初始粘性系數(shù)，粘性彈性剛度（防止產(chǎn)生時(shí)間步問題）和粘性募函數(shù)：TB ,FOAM,3TBDATA, 1,1 （彈性剛度的募指數(shù)）TBDATA,2,（初始粘性系數(shù)）TBDATA, 3, 耳（粘性彈性剛度）TBDATA, 4,（粘性系數(shù)的募指數(shù)）1.1.1.3 低密度泡沫模型高度可壓縮泡沫材料模型，常常用于襯墊材料如椅子坐墊。在壓縮中，該模型假設(shè)存在伴隨能量耗散的滯后卸載特性。拉伸過程中撕裂發(fā)生之前，該材料模型呈線性。對于單軸載荷，該模型假設(shè)在 橫向

51、方向上無耦合。采用輸入形狀因子控制（滯后卸載因子（HU ,延遲常數(shù)（0 ）和卸載形狀因子）： 就可以近似估計(jì)泡沫的卸載特性。僅可在同一溫度下定義應(yīng)力應(yīng)變特性。用 MP命令輸入彈性模量（Exx）和密度（DENS。用TB ,FOAM,2和TBDATA命令的1-8項(xiàng)輸入滯后卸載因子，延遲常數(shù)， 粘性系數(shù)，卸載形狀因子，達(dá)到中止應(yīng)力時(shí)的失效選項(xiàng)以及體積粘度標(biāo)志：TB ,FOAM,2TBDATA1,LCID （應(yīng)力應(yīng)變行為的載荷曲線 ID）TBDATA2,TC （拉伸截?cái)鄳?yīng)力，缺省 =1E20）TBDATA3,HU （滯后卸載因子：1.0-無能量耗散；0.0 -全部能量耗散）TBDATA4, 0 （延遲

52、常數(shù)）TBDATA5,DAMP （粘性系數(shù)，推薦值為 0.05至U 0.5）TBDATA6,SHAPE （形狀卸載因子，缺省值=1）TBDATA7,FAIL （達(dá)到截?cái)鄳?yīng)力時(shí)的失效選項(xiàng)：0.0 -截?cái)嘀堤幍睦鞈?yīng)力；1.0-拉伸應(yīng)力設(shè)為0）TBDATA8,BVFLAG（體積粘度特性標(biāo)志：0.0 -沒有體積粘度（推薦值），1.0-激活體積粘度）1.1.1.4 可壓縮泡沫模型該模型用于邊側(cè)撞擊的可壓縮泡沫或其它周期效應(yīng)不太重要的應(yīng)用。該模型與應(yīng)變率有關(guān)并且在單向壓縮時(shí)泊松比為0。在公式中，彈性模量認(rèn)為是常數(shù)且采用彈性特性修正應(yīng)力：%應(yīng)變率，E彈性木量，t時(shí)間，該模型包括在拉伸載荷作用下定義失效的拉

53、伸應(yīng)力截?cái)嘀?。對于拉伸截?cái)嘀狄韵碌膽?yīng)力，該模型在拉伸和壓縮載荷作用下有相同的反應(yīng)。重要的是該截?cái)嘀敌栌蟹橇阒捣乐共牧显谛±燧d荷下產(chǎn)生破壞。用 MP命令輸入彈性模量（Exx）,密度（DENS）和泊松比 （NUXY）。用TB , FOAM，- 4和TBDATA命令的1-3項(xiàng)輸入應(yīng)力體積應(yīng)變曲線，拉伸截?cái)嘀岛驼?性阻尼系數(shù)。TB ,FOAM,4TBDATA1,LCID （應(yīng)力體積應(yīng)變曲線ID）TBDATA2,TC（拉伸截?cái)嘀担㏕BDATA3,DAMP（粘性阻尼系數(shù),）1.1.1.5 Honeycomb 泡沫模型用于Honeycomb#料的正交各向異性材料模型。在壓縮之前，材料為正交異性的，應(yīng)力張量分量 不耦合，彈性模量呈線性分布與相對體積關(guān)系如下：%=% +舶-%)G以+以*%）Honeycomb材料的彈性剪切模量。并且，V一相對體積（定義為當(dāng)前體積與原始體積之比）4 全壓縮Honeycomb的相對體積載荷曲線用于表示平均應(yīng)力幅值隨相對體積的變化。 每個(gè)曲線必須有相同的橫坐標(biāo)值。曲線可以 定義為相又t體積（V或體積應(yīng)變（1-V）的函數(shù)。用MP命令輸入彈性模量（Exx）,密度（DENS 和泊松比（NUXY。用TB ,HONEY和TBADATA命令的1-17項(xiàng)輸入下列