【正文】 DYNA Training Manual March 7, 2022 Inventory 001630 330 tth EE EEE ??應力應變行為也可以通過多達 16個數據點來定義。 phoy E ??? ??材料的定義 ? 類別 4: 壓力相關塑性 – 4a: ElasticPlastic Hydrodynamic: 在大應變下會失效的材料 – 4b: Geological Cap Model: 地質蓋帽模型 ElasticPlastic 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 Sy和ETAN來定義屈服強度 : 其中塑性硬化模量 Eh通過 E 和 ETAN定義 Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA Training Manual March 7, 2022 Inventory 001630 331 材料的定義 ...壓力相關塑性材料 Geological Cap Model : TB, GCAP ? 無粘滯性雙不變量地質蓋帽材料模型 – 地質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 – 采用剪切模量代替彈性模量 ? 模型的詳細信息請參考 LSDYNA理論手冊 （在與 同一張光碟上） 。 ? Bamman模型需要輸入流動應力參數 Ci Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA Training Manual March 7, 2022 Inventory 001630 333 ? A, B, C, m, 和 n 是用實驗方法確定的常數， ?p是有效塑性應變 ? 也需要輸入有效塑性應變率，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模型主要用于高應變率過程，如伴隨較大溫升的機加工 ? 模型的開發(fā)源自彈道學 ? 需要輸入 DENS, EX, 和 NUXY ? 屈服應力 : Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA Training Manual March 7, 2022 Inventory 001630 334 ? 溫度計算需要輸入比熱、熔點和室溫 ? 通過下式中的失效常數 D1D5 ， 失效應變可以并入到模型中 : 其中 ? JohnsonCook參數輸入后，要輸入狀態(tài)方程常數，可以是線性多項式或Gruneisen模型 (EOSOPT 后面討論 )。 這種模型必須使用狀態(tài)方程。 ))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 ? 帶失效的高應變率 (105)的固體變形 ? 非常適合于加工過程和高速沖擊分析 ? 屈服強度是溫度和壓力的函數 ? 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 : – 線性多項式 : EOS 是內能的線性方程 – Gruneisen : EOS 通過兩種方式定義壓力體積關系 – 列表格式（ Tabulated ） : 簡化的 EOS ， 也是內能的線性方程 線性多項式 : EOSOPT = 1 ? EOS 是內能的線性方程 ? 壓力由 ?和線性系數 Ci決定 : P = C0 + C1? + C2?2 + C3?3 + (C4 + C5? +C6?2) E 其中 ? = ?/?0 – 1 ， ? 和 ?0 是當前和初始密度 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 ? 壓力體積關系與材料是壓縮還是膨脹有關。 對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 – 復合材料損傷 : 用于吸能的復合材料失效分析 混凝土損傷 : TB, CONCR, , , , 2 ? 僅用于 SOLID164單元 , 需要輸入泊松比、密度、混凝土和加強鋼筋常數 ? 必須使用列表格式狀態(tài)方程 復合材料損傷 : TB, COMP ? 必須輸入每個方向上的彈性模量、剪切模量和泊松比（無默認值） ? 可以輸入剪切、縱向拉伸、橫向拉伸、橫向壓縮強度來定義失效 ? 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計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 ? NUXY 被近似地設為零 ? 屈服條件 : ?y = a + b(1+c ?) 其中 a, b和 c 為實驗確定的參數 , ? = V/ Vo + ?o 1 其中 V 是當前體積 , Vo 是初始體積 , ?o 是初始體積應變 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 – 采用載荷曲線標識號 (LCID)輸入應力應變行為 – 對于壓縮，模型用可能的能量耗散來假設材料的滯后行為 – 對于拉伸，直到拉伸截止應力以前模型均表現為線性行為 – NUXY 近似的設為零 – 使用滯后卸載時，如果衰減常數 ? = 0 ，重新加載將會沿卸載曲線進行 – 如果 ?非零 , 初始載荷由 1 e?t決定，可用粘性系數 ()模擬阻尼效應 – 體積粘度如果標記為 1，則被激活 – 滯后卸載使用形狀卸載因數，數值上小于 1－能量耗散 – 輸入的滯后卸載 (HU)因數在 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體模型 ? 由平行的非線性彈簧和粘性阻尼構成 ? 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 V’ 定義為 : V’ = V2 |1V|n2 其中 V2 = 初始粘度系數 n2 = 粘度系數冪率 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 ? 需輸入定義屈服應力與體積應變 ?的載荷曲線 ? 體積應變 ? 為 : ? = 1 – V 其中 V 為當前體積和初始體積之比 Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA Training Manual March 7, 2022 Inventory 001630 346 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面沖擊緩沖器前端材料和航空結構而開發(fā) ? 可以分別定義法向應力和剪切應力的非線性行為 ? 需要 DENS, EX, NUXY和粘性系數 ? 需輸入完全壓實的蜂窩的屈服應力和體積 ? 需輸入彈性模量和每個正交方向上的應力與相對體積或體積應變載荷曲線 Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA Training Manual March 7, 2022 Inventory 001630 347 材料的定義 P. 離散單元性質 ? COMBI165 離散單元要求有彈簧或阻尼性質 – 彈簧需要有剛度系數或者力與變形曲線 – 阻尼需要有阻尼系數或者力與變形速率曲線