LSDYNA+培训手册3

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March 7, 2002 Inventory #001630 3-16
材料的定义
G. 应变率无关各向同性塑性材料
• 类别1: 应变率和塑性无关的 各向同性材料
– 1a: 经典的双线性随动硬化 (BKIN)
– 1b: 经典的双线性等向硬化 (BISO)
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Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0
ANSYS/LS-DYNA支持比ANSYS隐式更大的材料库，因此，它几乎能模拟 任何实际问题。 ANSYS/LS-DYNA材料库提供许多特性，其中包括 :
– 考虑应变失效的应变率相关塑性材料模型 – 温度相关和温度敏感塑性材料模型
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– 状态方程和空材料模型（鸟撞分析等）
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为了使用方便，这些材料模型分为5组GUI菜单:
March 7, 2002 Inventory #001630 3-15
材料的定义
... 塑性材料
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Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0
大多数非线性有限元分析精确性的关键在于材料常数的质量。为了得到最好 的结果，应该从材料供应者那里得到材料常数或者去做材料特性分析。 一些塑性模型需要输入附加的状态方程 (EOS)。这些方程将会在介绍完所有 的塑性模型后进行详细的讨论。
– Linear
– Nonlinear
– Equation of State – Discrete Element Properties – Rigid Materials
March 7, 2002 Inventory #001630 3-4
材料的定义
B. ANSYS/LS-DYNA材料图形用户界面
– 图形用户界面禁止密度随温度变化的输入
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Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0
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不再使用MPMOD和MPUNDO命令
– 图形用户界面能接受直接批处理输入方式 (w/o MPMOD)
March 7, 2002 Inventory #001630 3-7
材料的定义
... 线弹性材料
• 各向同性 :
– 大多数工程材料（例如钢铁）都是各向同性的 – 通过DENS、EX和NUXY定义即可
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Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0
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正交各向异性 : EDMP, ORTHO
– 正交各向异性材料通过9个独立的常数和DENS定义 – 横向各向同性材料（正交各向异性的一种特例）通过5个独立的常数(EXX, EZZ, NUXY, NUXZ, GXY)和 DENS定义 – 正交各向异性材料的定义与EDLCS命令所定义的坐标系编号有关: • Preprocessor: Material Props > Local CS > Create Local CS
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各向异性 : EDMP, ORTHO 和 TB, ANEL
– 各向异性材料通过21个相互独立的参数和DENS定义 – 使用局部坐标系 (EDLCS) 和数据表 (TB,ANEL)
March 7, 2002 Inventory #001630 3-11
材料的定义
E. 非线性弹性材料
• 非线性弹性材料包括三种材料模型:
Gt G (G o G )e t
– 除了密度 DENS, 还需输入以下参数: • Go = 短期 (初始) 弹性剪切模量
• G = 长期 (无限)弹性剪切模量 • K = 弹性体积模量 • 1/ = 衰减常数
March 7, 2002 Inventory #001630 3-14
材料的定义
F. 塑性材料
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Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0
塑性材料模型包含ANSYS/LS-DYNA中大多数非线性非弹性材料。要根据所 分析材料的类型、应用领域和材料常数的可获取性来选择某个特定塑性模型 。 塑性模型可以分为五类:
材料的定义
... 非线性弹性材料
粘弹性材料 : TB, EVISC
– 这类材料具有弹性（变形可恢复）部分和粘性（变形不可恢复）部分 – 用于模拟类玻璃材料和火箭固体燃料等 – 剪切关系由下式表达:
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Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0
– Preprocessor > Material Props > Curve Options ...
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通常，应力应变数据是指真应力与真应变格式
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
March 7, 2002 Inventory #001630 3-8
材料的定义
... 输入材料数据
• 通过EDCURVE, LIST或EDCURVE, PLOT命令检查应力应变数据
– 注: 如果L0 , w和t都等于1.0, 那么LCID =工程应力vs. 应变
– 材料响应通过应变能密度函数W定义：
1 , 2 和 3 是应变不变量，K 是体积模量。
W C10 1 3 C01 2 3 .5 3 1
2
March 7, 2002 Inventory #001630 3-13
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Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0
Curve starts at Yield Point
EDCURVE, LIST
March 7, 2002 Inventory #001630 3-9
材料的定义
D. 线弹性材料
• 线弹性材料中包括四种不同的材料模型:
– Blatz-Ko模型: 可压缩泡沫材料（例如聚氨酯橡胶） – Mooney-Rivlin模型 : 不可压橡胶材料 – 粘弹性材料 : 玻璃和类玻璃材料
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Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0
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非线性弹性材料能够经受大的可恢复弹性变形。所有的超弹材料(Blatz-Ko 和 Mooney-Rivlin)应变是可逆的，但是粘弹性材料粘性部分的应变是不可逆 的，弹性应变部分是可逆的。
W
2 和 3是应变不变量
March 7, 2002 Inventory #001630 3-12
材料的定义
... 非线性弹性材料
Mooney-Rivlin 超弹材料 : TB, MOONEY, , , , TBOPT
– – – – 用于定义不可压缩橡胶的材料响应 与ANSYS隐式双参数模型基本相同 需要输入DENS, NUXY, 和常数C10 和 C01 为保证不可压缩性质, NUXY 必须在 0.49和0.50间取值
材料的定义
C. 输入材料数据
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Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0
ANSYS/LS-DYNA中大多数材料需要输入密度 (DENS), 杨氏模量(EX)和泊 松比 (NUXY or PRXY) , 这些定义都使用MP命令。 在ANSYS/LS-DYNA中，一些材料模型需要输入载荷曲线。这些曲线用来 定义材料的两个变量的相关性，例如屈服应力随塑性应变的变化。 使用两组数组和EDCURVE 定义载荷曲线:
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March 7, 2002 Inventory #001630 3-2
Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0
材料的定义
… 本章目标
• 标题 (续):
M. N. O. P. Q. R. S. T. 空材料 损伤模型 泡沫材料 离散单元性质 索单元性质 刚性材料 一般材料定义指导 材料定义练习
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线弹性材料没有塑性变形而完全由虎克定律来定义: 流体 : EDMP, FLUID, MAT, K
I cij j
– 弹性流体模型要求输入DENS（密度）、K（体积模量） – 体积模量可以通过EDMP命令直接输入或者由EX和NUXY的值用下式自动计算:
K
E 3(1 2 )
March 7, 2002 Inventory #001630 3-10
第3-1章
材料的定义
材料的定义
本章目标
• • 本章内容覆盖了ANSYS/LS-DYNA中材料模式的选择与定义 标题:
A. B. C. D. E. F. G. H. I. J. K. L. 现有的材料模型 ANSYSLS-DYNA材料的图形操作界面（GUI） 输入材料数据 线弹性材料 非线性弹性材料 塑性材料 应变率无关各向同性塑性材料 应变率相关各向同性塑性材料 应变率相关各向异性塑性材料 压力相关塑性材料 温度敏感塑性材料 状态方程模型
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March 7, 2002 Inventory #001630 3-3
Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0
材料的定义
A. 可用的材料模型
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Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0
– – – – 流体 : 充满流体的容器在冲击载荷下的弹性性质 各向同性 : 材料性质各个方向都相同 正交各向异性 : 3个相互正交对称平面上的性质不同 各向异性 : 材料中一点的性质与该点在材料中的位置无关