【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ? 類別 5: ANSYS/LSDYNA中有 四種塑性模型 來 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: JohnsonCook: 高應(yīng)變率和溫度相關(guān)問題 – 5c: ZerilliArmstrong: 高速?zèng)_擊和某些金屬成形過程 – 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)方程變量通過常數(shù) Ai直接輸入模型，無需定義附加 狀態(tài)方程 。 ? Bamman模型需要輸入流動(dòng)應(yīng)力參數(shù) Ci Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA Training Manual March 7, 2022 Inventory 001630 333 ? A, 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 : ? ? ???????? ????????? ?????? ?? m_npy T1lnC1BAr o o mm e l tr o o mTT TTT :is et e mp e ra t u r h o mo l o g o u s t h e a n d ???op??? ???材料的定義 ...溫度敏感塑性材料 JohnsonCook : TB, EOS, , , , 1, EOSOPT ? JohnsonCook模型主要用于高應(yīng)變率過程，如伴隨較大溫升的機(jī)加工 ? 模型的開發(fā)源自彈道學(xué) ? 需要輸入 DENS, EX, 和 NUXY ? 屈服應(yīng)力 : Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA Training Manual March 7, 2022 Inventory 001630 334 ? 溫度計(jì)算需要輸入比熱、熔點(diǎn)和室溫 ? 通過下式中的失效常數(shù) D1D5 ， 失效應(yīng)變可以并入到模型中 : 其中 ? JohnsonCook參數(shù)輸入后，要輸入狀態(tài)方程常數(shù)，可以是線性多項(xiàng)式或Gruneisen模型 (EOSOPT 后面討論 )。 ? ? ? ?TD1lnD1e xpDD 54D21f 3 ??????? ????? ??材料的定義 ...溫度敏感塑性材料 .壓力與有效應(yīng)力之比 ??e f fσΡσExplicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA Training Manual March 7, 2022 Inventory 001630 335 材料的定義 ...溫度敏感塑性材料 ZerilliArmstrong : TB, EOS, , , , 3, EOSOPT ? ZerilliArmstrong模型用于金屬成形過程和高速?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。 ? ZerilliArmstrong模型需輸入流動(dòng)應(yīng)力 (Ci), 溫度 (Bi) 和熱容 (Gi)系數(shù)。 ))293()(] } ()([{:))293()(}(][)({:65))l n ((215))l n ((5.214343????????TCCeCCTCeCCnpTeCCyTeCCpy?????????????體心立方晶格金屬面心立方晶格金屬Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA Training Manual March 7, 2022 Inventory 001630 336 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 Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA Training Manual March 7, 2022 Inventory 001630 337 材料的定義 L. 狀態(tài)方程 (EOS) ? ANSYS/LSDYNA中有三種不同類型的 EOS : – 線性多項(xiàng)式 : EOS 是內(nèi)能的線性方程 – Gruneisen : EOS 通過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)能的線性方程 線性多項(xiàng)式 : EOSOPT = 1 ? EOS 是內(nèi)能的線性方程 ? 壓力由 ?和線性系數(shù) Ci決定 : P = C0 + C1? + C2?2 + C3?3 + (C4 + C5? +C6?2) E 其中 ? = ?/?0 – 1 ， ? 和 ?0 是當(dāng)前和初始密度 Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA Training Manual March 7, 2022 Inventory 001630 338 ? ?? ? EaSSSaCp ooo???????????????????? ???????????? ??????? ??? 2332212211112211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 ?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 = 3 ? EOS是內(nèi)能的線性方程 . 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 Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA Training Manual March 7, 2022 Inventory 001630 339 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 2或 3來指定參考的狀態(tài)方程 Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA Training Manual March 7, 2022 Inventory 001630 340 材料的定義 N. 損傷模型 ? ANSYS/LSDYNA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)度來定義失效 ? 壓縮失效需要定義材料的體積模量 Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA Training Manual March 7, 2022 Inventory 001630 341 材料的定義 O. 泡沫材料 ? ANSYS/LSDYNA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型 ? ANSYS/LSDYNA所有泡沫材料模型主要用于汽車碰撞分析 Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA Training Manual March 7, 2022 Inventory 001630 342 材料的定義 ... 泡沫材料 閉室泡沫 : TB, FOAM, , , , 1 ? 開發(fā)用于 低密度聚氨酯 (常用于船用集裝箱及汽車設(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 Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA Training Manual March 7, 2022 Inventory 001630 343 材料的定義 ... 泡沫材料 低密度泡沫 : TB, FOAM, , , , 2 – 主要用于模擬汽車座墊 – 需要輸入密度 DENS和彈性模量 EX – 采用載荷曲線標(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)沿卸載曲線進(jìn)行 – 如果 ?非零 , 初始載荷由 1 e?t決定，可用粘性系數(shù) ()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 ，就沒有能量耗散 Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA Training Manual March 7, 2022 Inventory 001630 344 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’ = E1 Vn1 其中 n1 是彈性剛度冪率 ? 粘性系數(shù) V’ 定義為 : V’ = V2 |1V|n2 其中 V2 = 初始粘度系數(shù) n2 = 粘度系數(shù)冪率 Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA Training Manual March 7, 2022 Inventory 001630 345 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 ? 體積應(yīng)變 ? 為 : ? = 1 – V 其中 V 為當(dāng)前體積和初始體積之比 Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA Training Manual Ma