DYNAFORM材料参数说明

DYNAFORM材料参数说明18#材料模型：（幂指数塑性材料模型）没有考虑材料的厚向异性，只在一些简单的各向同性材料中应用。

MASS DENSITY——质量密度；YOUNG MODULUS——杨氏模量；POISSONS RATIO——泊松比；STRENGTH COEFF（K）——强度系数；HARDENING EXPONENT（N）——强化系数，也就是人们常说的硬化指数；STRAIN RATE PARAM （C）——Couper—symonds应变率系数C；STRAIN RATE PARAM （P）——Couper—symonds应变率系数P；INITIAL YIELD STRESS——初始屈服应力；FORMULATION——用公式表示。

24#材料模型：（分段线性材料模型）主要用于一些各向同性材料的冲压分析中。

MASS DENSITY——质量密度；YOUNG MODULUS——杨氏模量；POISSONS RATIO——泊松比；YIELD STRESS——屈服应力；TANGENT MODULUS——切变模量；FAILURE PL。

STRAIN——材料失效时的等效塑性应变；STEP SIZE FOR EL. DEL——段数；STRAIN RATE PARAM （C）——Couper—symonds应变率系数C；STRAIN RATE PARAM （P）——Couper—symonds应变率系数P；36#材料模型（Barlat’s-3 Parameter Plasticity Model）——3参数Barlat材料模型这种材料模型适用于任何薄板金属成形分析，特别是对象铝合金必须用次模型分析。

使用此模型一般输入以下参数：MASS DENSITY（质量密度）；YOUNG MODULUS（杨氏模量）；POISSONS RATIO（泊松比）；EXPONENT FACE M（Barlat指数m）；LANKFORD PARAM R0（各向异性参数r0）；LANKFORD PARAM R45（各向异性参数r45）；LANKFORD PARAM R90（各向异性参数r90）；HARDENING RULE（EXPON．）（硬化规律：对于线性硬化模型，HR=1；对于幂指数硬化模型，HR=3；对于分段线性硬化模型，不需要输入HR）；ＭATEIAL PARAM P1（K）和ＭATEIAL PARAM P2（N）是材料参数：⑴对于线性硬化模型：P1=切线模量=tg(α); P2=屈服应力σs；⑵对于幂指数硬化模型：P1=k（强化系数）；P2=n（强化指数）；⑶对于分段线性硬化模型，不需要输入：HR，P1，P2，E0，SPI等参数的值。

INITIAL YIELD STRESS（E0）（初始屈服应力）；INITIAL Y.STRESS（SPI）E0，SPI用于确定幂指数硬化模型的初始屈服应力。

可以通过公式计算。

LOAD CURVE ID 应力应变曲线号；MATERIAL AXES OPTION（材料轴选项）；VECTORS COMPONENT （A1）VECTORS COMPONENT （A2）VECTORS COMPONENT （A3）VECTORS COMPONENT （D1）VECTORS COMPONENT （D2）VECTORS COMPONENT （D3）37#材料模型——Transversely Anisoptropic Elastic-Plastic（厚向异性弹塑性材料模型）该模型仅适用于壳单元分析需要输入的参数如下：弹性模量、质量密度、泊松比、厚向异性系数r。

当利用线性硬化塑性应力-应变关系作为材料的硬化模型时，需输入材料的初始屈服强度、切线模量；当利用分段线性硬化塑性应力-应变关系作为材料的硬化模型时，需输入表示材料塑性应力-应变关系作为材料的硬化模型时，需输入表示材料塑性应力-应变关系的分段线性函数。

39#材料模型(Transversely Anisotropic Elastic-Plastic with FLD)（带FLD的厚向异性弹塑性材料模型）本模型仅适用于壳单元和2D单元常用材料信息针对不同的应用领域，LS-DYNA 目前有200 种以上的金属和非金属材料模型可供选择。

在板料成形分析中，通常模具使用刚体材料，板料采用刚塑性材料、弹塑性材料模型等，在弹塑性材料模型中，幂指数塑性材料模型、分段线性材料模型、厚向异性弹塑性材料模型、3 参数Barlat 材料模型等几种模型比较适合薄板冲压成形分析。

DYNAFORM支持多种材料模型，常用材料模型有18，24，36，37，125 号材料模型等，其中18，24号材料是各向同性材料，36，37，39，125 号材料是各向异性材料。

随着理论研究取得的不断进展，将会为工程实际应用提供更准确的材料模型。

现将DYNAFORM 支持的材料模型介绍如下：*MAT_001（*MAT_ELASTIC）1 号材料模型为各向同性弹性材料模型，支持梁、壳、厚壳和体单元。

一般情况下，用户只需要输入密度、弹性模量和泊松比即可。

*MAT_012（*MAT_ISOTROPIC_ELASTIC_PLASTIC）12 号材料模型是一种成本非常低的各向同性塑性模型，适合于三维实体。

在壳单元的平面应力执行过程中，当应力状态超过屈服表面时，采用一步radial return approach 来修正Cauchy 应力张量。

这种方法导致不准确的壳厚度更新和不准确的屈服后应力。

这是LS-DYNA 平面应力分析中唯一不缺省采用迭代方法的模型。

*MAT_018（*MAT_POWER_LAW_PLASTICITY）18 号材料模型是幂指数塑性各向同性材料模型，它基于等向强化假设，硬化模型采用幂指数形式，并以Cowper-Symonds 应变速率模型作为乘子来考虑应变速率效应，幂指数塑性材料模型采用Mises 屈服准则作为材料的屈服准则，考虑了材料的硬化效应和应变率效应，但没有考虑材料的厚向异性，因此，只在一些简单的各向同性材料分析中得到应用。

用户一般需要输入的参数有：材料的弹性模量、质量密度、泊松比、强度系数、硬化指数、Cowper–Symonds 应变率系数等。

*MAT_020（*MAT_RIGID）20 号材料模型是刚体材料，在DYNAFORM 中，刚体材料用来定义模具的材料，即不考虑模具的变形。

用户需要输入实际的模具密度、弹性模量和泊松比。

*MAT_024（*MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY）24 号材料模型是分段线性材料模型，它是基于材料单向拉伸试验结果的材料模型，用分段线性函数来逼近材料塑性变形阶段的试验结果，Cowper–Symonds 应变率模型作为乘子，以考虑应变率效应，同时，采用基于等向强化假设的Mises 屈服准则作为材料的屈服准则。

该材料模型在汽车覆盖件冲压成形分析中，主要用于一些各向同性材料的冲压分析中。

在使用此模型时一般应输入的参数有：材料的弹性模量、质量密度、泊松比、材料失效时的等效塑性应变、Cowper–Symonds 应变率系数系数、表示材料应力应变的分段性函数等。

*MAT_036（*MAT_3-PARAMETER_BARLAT）3 参数Barlat 材料模型用于在平面应力状态下的各向异性弹塑性材料，既考虑了材料的厚向异性对屈服面的影响，也可以考虑板料平面内的各向异性对屈服面的影响，因此，该模型更能反映各向异性对冲压成形的影响。

事实上，该模型是针对薄金属成形分析（包括冲压成形）而提出的，使用该材料模型不论厚向异性系数r 的高低，都能够获得可靠常用材料信息eta/DYNAFORM 应用手册 IX的分析结果。

*MAT_037（*MAT_TRANSVERSELY_ANISOTROPIC_ELASTIC_PLASTIC）厚向异性对冲压成形的影响很大，因此，在板料冲压成形分析中，必须考虑厚向异性的影响。

厚向异性弹塑性材料模型采用Hill 屈服准则，考虑了厚向异性对材料屈服面的影响，但没有考虑板料平面内的各向异性的影响，也没有考虑应变率效应，适合于厚向异性系数大于1 的板料的冲压成形分析。

而对厚向异性系数小于1 的板料冲压分析，则会产生较大的误差，甚至比使用不考虑材料各向异性影响的Mises 屈服准则获得的结果误差更大。

研究表明，对于厚向异性系数小于1 的板料冲压情况，目前只有采用非二次屈服准则能够获得正确的计算结果；而对于厚向异性系数大于1 的板料冲压成形分析，则使用本材料模型与所有3 参数Barlat 材料模型都能获得正确的结果。

另外还需要说明的是，本材料模型仅适用与壳单元分析，一般应输入的参数有：材料的弹性模量、质量密度、泊松比、厚向异性系数r 等。

*MAT_039（*MAT_FLD_TRANSVERSELY_ANISOTROPIC）该模型用各向异性材料模拟板料成形过程，只考虑横向的各向异性。

也可以通过一条加载曲线定义任一个应力依赖和有效的塑性应变。

用曲线定义一个成形极限图（FLD）以计算最大应变比。

这种塑性模型是完全迭代的，仅用于壳单元。

*MAT_125（*MAT_KINEMATIC_HARDENING_TRANSVERSELY_ANISOTROPIC）该模型将Yoshida 非线性运动硬化规律与MAT37 结合在一起。

该理论需要两个曲面来说明硬化规律：屈服曲面和边界曲面。

在成形过程中，屈服曲面的尺寸不会变化，但其中心会随着变形而移动。

而边界曲面的尺寸和位置都会发生变化。