各向同性材料的设置阐述

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各向同性与各向异性材料的实验探究

各向同性与各向异性材料的实验探究

实验结果与预期不符:调整实验方案,重新进行实验
实验进度拖延:合理安排实验时间和人员,提高效率
安全问题:严格遵守实验操作规程,确保实验安全
深入研究各向同性与各向异性材料的性能和特点
研究材料的应用领域,如航空航天、电子信息、能源环保等
加强与其他领域的交叉学科研究,推动材料科学的发展
探索新的制备方法和工艺,提高材料的性能和稳定性
讨论:实验结果的意义和应用前景
实验结果:各向同性材料与各向异性材料的性能差异
结论:根据实验结果和讨论,得出各向同性材料与各向异性材料的适用范围和局限性
建议:根据实验结果和讨论,提出改进材料性能的建议和方向
讨论:各向同性材料与各向异性材料的优缺点
实验总结与展望
实验目的:探究各向同性与各向异性材料的性能差异
实验方法:通过拉伸、压缩、剪切等实验测试材料的物理性质
目的:了解材料的物理特性,如硬度、韧性、导热性等
实验方法:采用不同的测试方法,如拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等
实验结果:记录并分析实验数据,得出材料的物理特性
结论:根据实验结果,得出各向同性与各向异性材料的物理特性差异
目的:了解各向同性与各向异性材料的特性
各向同性材料:选择具有代表性的材料,如玻璃、塑料等。
各向异性材料:选择具有代表性的材料,如木材、纤维等。
材料处理:对材料进行适当的处理,如切割、打磨等,以保证实验结果的准确性。
材料:各向同性材料(如玻璃、塑料等)、各向异性材料(如木材、纤维等)
环境条件:温度、湿度、光照等需要控制在一定范围内,以保证实验结果的准确性
实验方法:拉伸试验、压缩试验、剪切试验等
实验步骤:准备样品、设置试验条件、进行试验、记录数据、分析结果

各向同性与各向异性材料特性分析

各向同性与各向异性材料特性分析

各向同性与各向异性材料特性分析引言:在材料科学中,材料的特性是研究中的重要焦点之一。

其中,材料的各向异性与各向同性是决定材料特性的两个基本概念。

本文将对各向异性与各向同性材料进行特性分析,包括定义、特点、应用领域等方面的介绍与比较。

1. 各向异性材料特性分析各向异性材料是指其在不同方向上表现出不同的物理或化学特性。

其特点主要包括以下几个方面:1.1 方向依赖性各向异性材料的特性在不同的方向上会有明显的差异,这种方向依赖性是其最为显著的特点之一。

比如,纤维增强复合材料的拉伸强度和弹性模量在纤维方向上通常较高,而横向却较低。

1.2 高度结构化各向异性材料通常具有高度结构化的特点,即其内部的分子、晶格或微观结构在不同方向上呈现不同的排列方式。

这种结构化使得材料在不同方向上具有不同的性能。

1.3 定向制备为了实现材料的各向异性特性,常常需要通过定向制备方法来控制材料的结构。

比如,在金属材料冷轧过程中,通过控制轧制方向可以显著改变其晶粒取向。

1.4 应用领域各向异性材料广泛应用于航空航天、汽车工业、电子器件等领域。

例如,石墨烯作为一种二维的各向异性材料,在电子器件中具有良好的导电性能和热导性能。

2. 各向同性材料特性分析各向同性材料是指其在各个方向上表现出相同的物理或化学特性。

其特点主要包括以下几个方面:2.1 各向等向性各向同性材料的特性在所有方向上都是相同的,因此也被称为各向均匀材料。

比如,混凝土、塑料等材料在各个方向上的力学性能均一致。

2.2 随机结构各向同性材料通常具有随机的结构,即其内部的分子、晶格或微观结构没有特定的取向。

这种随机结构使得材料在各个方向上的特性保持一致。

2.3 便于加工由于各向同性材料在不同方向上的特性相同,所以在加工过程中不需要过多考虑材料的方向性,使得加工工艺相对简单。

比如,塑料材料在注塑成型过程中无需特别考虑方向性。

2.4 应用领域各向同性材料广泛应用于建筑、家居装饰、日常用品等领域。

【专业讲堂】CFRP:如何理解各向同性、准各向同性和各向异性?

【专业讲堂】CFRP:如何理解各向同性、准各向同性和各向异性?

【专业讲堂】CFRP:如何理解各向同性、准各向同性和各向异性?编者按:CFRP领域专业术语较多、知识内容繁杂,⽽为了提⾼CFRP领域的丰富专业知识、提升专业技能,特开辟专业知识讲堂板块,为⼤家介绍CFRP领域丰富的专业知识,欢迎⼤家多多指正,相互学习、共同进步!⾼性能碳纤维以优异的⾼⽐强度和⾼⽐刚度著称,⽽在碳纤维应⽤时我们需要了解纤维取向会如何影响碳纤维增强塑料(CFRP)层压板的强度和刚度。

CFRP层压板有多种设计⽅法,⽽层压板倾斜⽅向不同就会产⽣不同的结构属性,⽽这些属性主要分为:各向同性、准各向同性和各向异性。

各向同性:在材料任何⽅向上经测试得到的强度和刚度均相同,这种材料即为各向同性材各向同性料,其典型代表如:玻璃、⾦属等。

准各向同性:材料仅在某⼀平⾯内具有各向同性,换句话说,材料强度和刚度在零件平⾯准各向同性:内所有⽅向上均相等,但垂直⾯上可能会存在差异。

⼤多数CFRP层压板都属于此类。

各向异性:在整个材料的不同⽅向上具有不同强度和刚度的材料。

例如,⽤全部沿⼀个⽅各向异性向取向的纤维制成的碳纤维层压材料是完全各向异性的。

其他层压板设计可以具有不同程度的各向异性,这主要取决于层压板设计的平衡程度。

准各向同性碳纤维层合板的制备当纤维在铺层中的取向平衡时,CFRP层压板便具有准各向同性的特性,进⽽⽆论材料的加载⽅向如何,其强度和刚度均保持不变。

⽆论单个碳纤维层或层压板是由机织物或单向碳纤维制成,将它们组合成设计合理的层压板堆中时,都可以形成各向同性材料。

准各向同性CFRP层合板是在层合板的⽅向保持平衡的情况下制成的,这样层合板的拉伸强度在每个平⾯⽅向上都是相同的。

通常,准各向同性板是使⽤碳纤维织物制成的,其铺层⽅向为0°、90°、+45°和-45°,其中⾄少12.5%的铺层在这四个⽅向上。

0°、60°和120°定向单向层也可以达到准各向同性性能。

各向同性与各向异性

各向同性与各向异性

各向同性与各向异性各向同性和各向异性是材料科学中常用的两个概念,用来描述材料在不同方向上的性质表现是否一致。

本文将通过对各向同性和各向异性的定义和特点的介绍,帮助读者更好地理解这两个概念及其在材料科学领域的应用。

一、各向同性各向同性是指材料的性质在各个方向上都是相同的。

也就是说,无论从任何一个方向观察材料,其性能都是一致的。

例如,黄铜和铝就是典型的各向同性材料,无论从哪个方向剪切或拉伸,其力学性能都是均匀和一致的。

各向同性材料在很多实际应用中是非常重要的,因为它们具有易加工、易处理的优点。

此外,各向同性材料的设计和分析也相对简单,不需要考虑不同方向上的差异。

二、各向异性各向异性是指材料的性质在不同方向上存在差异。

也就是说,材料在不同方向上的各项性能并不相同。

例如,木材就是典型的各向异性材料,纵向和横向的强度和硬度会存在一定的差异。

各向异性材料常常需要在设计和应用中考虑不同方向上的性能差异,以确保材料能够承受预期的载荷和应力。

在工程领域中,了解和控制各向异性是非常关键的,以避免材料在使用过程中出现失效或损坏。

三、各向同性与各向异性的应用1. 材料设计与选择在材料科学和工程中,了解材料的各向同性和各向异性对于材料的设计和选择至关重要。

根据具体的应用需求,需要选择合适的各向同性材料或各向异性材料。

例如,对于需要均匀力学性能的应用,各向同性材料是首选;而对于需要在不同方向上具备不同性能的应用,各向异性材料更适合。

2. 材料加工与处理各向同性材料由于在不同方向上性能相同,因此在加工和处理过程中具有较好的可塑性和可加工性。

相比之下,各向异性材料需要更加复杂的加工工艺和处理方法,以克服在不同方向上的差异。

例如,在钣金加工过程中,需要根据金属板材的各向同性或各向异性来确定合适的切割方向和工艺参数。

3. 材料性能预测与模拟了解材料的各向同性和各向异性对于材料性能的预测和模拟也非常重要。

通过考虑材料在不同方向上的性能差异,可以更准确地预测和模拟材料的行为。

各向同性

各向同性

各向同性、各向异性理解1、orthotropic和anisotropic的区别isotropic各向同性orthotropic正交各向异性的anisotropic各向异性的uniaxial单轴的我只说一下orthotropic和anisotropic的区别:orthotropic主要是材料在不同垂直方向上有着不同的物理性质和参数,意思就是如果处在同一个角度的平面上,那么同平面的材料是具有着相同的物理性质的.anisotropic则是完全有方向角度决定的物理参数,只要方向有不同,物理性质则完全不同.2、各向同性和各向异性物理性质可以在不同的方向进行测量。

如果各个方向的测量结果是相同的,说明其物理性质与取向无关,就称为各向同性。

如果物理性质和取向密切相关,不同取向的测量结果迥异,就称为各向异性。

造成这种差别的内在因素是材料结构的对称性。

在气体、液体或非晶态固体中,原子排列是混乱的,因而就各个方向而言,统计结果是等同的,所以其物理性质必然是各向同性的。

而晶体中原子具有规则排列,结构上等同的方向只限于晶体对称性所决定的某些特定方向。

所以一般而言,物理性质是各向异性的。

例如,α-铁的磁化难易方向如图所示。

铁的弹性模量沿[111]最大(7700kgf/mm),沿[100]最小(6400kgf/mm)。

对称性较低的晶体(如水晶、方解石)沿空间不同方向有不同的折射率。

而非晶体(过冷液体),其折射率和弹性模量则是各向同性的。

晶体的对称性很高时,某些物理性质(例如电导率等)会转变成各向同性。

当物体是由许多位向紊乱无章的小单晶组成时,其表观物理性质是各向同性的。

一般合金的强度就利用了这一点。

倘若由于特殊加工使多晶体中的小单晶沿特定位向排列(例如金属的形变“织构”、定向生长的两相晶体混合物等),则虽然是多晶体其性能也会呈现各向异性。

硅钢片就是这种性质的具体应用。

介于液体和固体之间的液晶,有的虽然分子的位置是无序的,但分子取向却是有序的。

各向同性的名词解释

各向同性的名词解释

各向同性的名词解释各向同性是物理学中一个重要的概念,常常用于描述一些物理现象和材料的特性。

它可以简单地理解为在各个方向上都具有相同的性质或特征。

各向同性在科学研究和工程应用中起着至关重要的作用,下面将对各向同性进行更详细的解释和讨论。

1. 各向同性的定义与特征各向同性是指在任何方向上都具有相同的性质或特征。

在几何学中,一个具有各向同性的对象可以通过旋转或镜像操作,在不改变其外观或性质的情况下,被重叠到任何方向。

对于材料或物质而言,各向同性意味着其物理性质在不同方向上是均匀的,例如密度、热导率、电导率和机械强度等。

2. 各向同性在材料科学中的应用各向同性在材料科学中具有广泛的应用。

很多材料(如水、空气等常见物质)在宏观上表现出各向同性,即其物理性质在任何空间方向上都是相同的。

这种各向同性的特性使得我们能够更好地描述和研究材料的行为,从而更好地预测和控制物质的性能。

3. 异向性与各向同性的对比与各向同性相对的是异向性。

如果一个物质在不同的方向上具有不同的性质或特征,那么我们称其为具有异向性。

例如,某些晶体材料的结构决定了其在不同方向上具有不同的物理性质,如折射率和电阻率等。

这种异向性在材料科学和工程中起着重要作用,因为它能够赋予材料特殊的功能和性能。

4. 各向同性在物理学中的应用各向同性在物理学中有着广泛的应用。

例如,在电磁学中,我们通常假设自然界是各向同性的,这意味着电磁波在空间中的传播速度是不变的。

在这种假设下,我们可以更好地理解和研究电磁波的行为,从而应用于无线通信、天文学等领域。

此外,在热力学和统计物理学中,各向同性也是经常用于描述系统行为的基本假设。

通过假设系统在各个方向上具有相同的性质,我们可以使用更简洁而有效的数学模型来描述和解释实验结果。

5. 实际应用中的各向同性与异向性然而,在实际应用中,各向同性和异向性并非是严格的二分法。

许多材料和系统在不同的尺度上具有各向同性与异向性的复合特征。

各向同性、各向异性

各向同性、各向异性

各向同性、各向异性理解1、orthotropic和anisotropic的区别isotropic各向同性orthotropic正交各向异性的anisotropic各向异性的uniaxial单轴的我只说一下orthotropic和anisotropic的区别:orthotropic主要是材料在不同垂直方向上有着不同的物理性质和参数,意思就是如果处在同一个角度的平面上,那么同平面的材料是具有着相同的物理性质的.anisotropic则是完全有方向角度决定的物理参数,只要方向有不同,物理性质则完全不同.2、各向同性和各向异性物理性质可以在不同的方向进行测量。

如果各个方向的测量结果是相同的,说明其物理性质与取向无关,就称为各向同性。

如果物理性质和取向密切相关,不同取向的测量结果迥异,就称为各向异性。

造成这种差别的内在因素是材料结构的对称性。

在气体、液体或非晶态固体中,原子排列是混乱的,因而就各个方向而言,统计结果是等同的,所以其物理性质必然是各向同性的。

而晶体中原子具有规则排列,结构上等同的方向只限于晶体对称性所决定的某些特定方向。

所以一般而言,物理性质是各向异性的。

例如,α-铁的磁化难易方向如图所示。

铁的弹性模量沿[111]最大(7700kgf/mm),沿[100]最小(6400kgf/mm)。

对称性较低的晶体(如水晶、方解石)沿空间不同方向有不同的折射率。

而非晶体(过冷液体),其折射率和弹性模量则是各向同性的。

晶体的对称性很高时,某些物理性质(例如电导率等)会转变成各向同性。

当物体是由许多位向紊乱无章的小单晶组成时,其表观物理性质是各向同性的。

一般合金的强度就利用了这一点。

倘若由于特殊加工使多晶体中的小单晶沿特定位向排列(例如金属的形变“织构”、定向生长的两相晶体混合物等),则虽然是多晶体其性能也会呈现各向异性。

硅钢片就是这种性质的具体应用。

介于液体和固体之间的液晶,有的虽然分子的位置是无序的,但分子取向却是有序的。

各向同性与各向异性材料的电特性研究

各向同性与各向异性材料的电特性研究

各向同性与各向异性材料的电特性研究电特性一直是材料科学研究中重要的一个方面。

在电子器件的设计和工程中,对于材料的电特性有着深入的了解是非常重要的。

在这方面,研究各向同性材料和各向异性材料的电特性具有不可忽视的作用。

各向同性材料是指在任何方向上的物理性质都相同的材料。

这意味着无论电流的流动方向如何,材料的电导率、电阻率等电特性参数都保持不变。

这种材料在电子元件的设计和制造中有着广泛的应用。

例如,电子器件中的导线通常采用各向同性材料,因为无论电流如何流动,导线的电阻都保持不变,从而确保电路的正常工作。

此外,一些传感器材料也需要具备各向同性的特性,以确保精确测量的结果。

然而,还有一些材料是各向异性的,即其电特性在不同方向上有所差异。

这种差异可以表现为电流流动方向的变化引起电导率或电阻率的增加或减少。

各向异性材料的电特性研究对于开发新型材料和设计新型电子器件是至关重要的。

例如,具有各向异性电导率的材料可以用于设计可调节的电子器件,以实现更广泛的应用。

此外,各向异性材料还可以应用于电磁屏蔽和光学设备中,以满足不同方向上的特定需求。

各向同性和各向异性材料的电特性研究目前主要通过实验和理论模拟两种方法进行。

实验方法包括测量材料的电导率、电阻率、电容和电感等参数,以及研究其随温度和频率的变化规律。

实验结果可以直接观察和分析材料的电特性,并为理论模拟提供参考和验证数据。

而理论模拟方法主要基于数学模型和计算机仿真进行,通过描述材料的微观结构和电子行为,预测和解释材料的电特性。

这些方法可以帮助科学家深入理解各向同性和各向异性材料的电特性起源,为新型材料的设计和应用提供理论指导。

近年来,随着材料科学研究领域的发展,各向同性和各向异性材料的电特性研究也得到了广泛关注。

科学家们正在寻找新的材料和技术,以实现更高效、更可靠的电子器件。

例如,石墨烯作为一种各向异性材料,具有出色的导电性能,已成为电子器件研究的热点。

研究人员通过对石墨烯的电特性进行深入研究,不仅开发了高性能的柔性电子器件,还将其应用于能量储存和传感等领域。

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各项同性材料本构阐述目录I.RADIOSS中弹塑性材料参数阐述 (3)W2 (5)2.1真实应力应变曲线参数化后使用阐述 (5)2.2工程应力应变曲线参数化后使用阐述 (6)2.3LAW2 设置最大塑性应变值定义失效 (7)2.4LAW2使用失效模型/FAIL/JOHNSON定义失效 (8)W27 (9)W36曲线输入 (11)4.1LAW36破坏和断裂的四个参数 (13)4.2LAW36压缩曲线的定义 (13)V.Fail_TAB1 (14)VI.Fail_Biquad (15)I.RADIOSS 中弹塑性材料参数阐述弹塑性材料拥有弹性模量,屈服点,应力应变曲线,最大应变值等属性。

为了得到这些材料属性,最常用是通过拉伸试验来得到。

在拉伸试验中以恒定的力F 来拉伸试块,并且测量到了试块在拉伸过程中的长度变化l ∆。

那么进一步得到的是工程应力e σ和工程应变e ε。

0e F S σ=,0S 是试块初始状态时的截面积0S b t =⋅0e l l ε∆=,0l 试块初始状态时的长度。

这时我们可以将得到的这些实验数据绘制出一个力与位移(F-N )的曲线或者工程应力应变(e e σε-)的曲线。

Figure 1, 工程应力应变曲线 (Necking point 颈缩点)在这个曲线上可以得到以下关键的信息:●弹性模量:最初的线性的应力应变部分的斜率就是材料的弹性模量E 。

●屈服点:屈服点是指具有屈服现象的材料,在拉伸过程中第一次出现力下降的点,通常它作为是弹性和塑性的分界点。

屈服点对应的应力称为屈服应力y σ(yield stress ),这个屈服应力在RADIOSS 中的许多材料模型中有用到。

如LAW2 中的参数a ,LAW78中的参数Y ,LAW66中的参数0y σ。

一些材料在这个拉伸试验中首先会有明显的力下降,接着有一个平缓阶段,然后再开始进入塑性强化(如上图)。

那么这时我们将下降前的最大应力称为屈服上限eH R 。

下降的最小屈服应力称为屈服下限eL R 。

通常我们可以(保守的)取eL R 作为y σ。

那么还有一些材料在这个拉伸试验中不能明显的看到上面的现象,那么我们可以取塑性应力为0.1%或0.2%作为材料的屈服应力。

●颈缩点(Necking Point ):材料在过了屈服点后进入塑性强化,即随着塑性应变的变大相应的应力也变大。

但是到一定的应变以后材料出现颈缩现象,这时材料的应力反而降低。

那么塑性强化的应力最高点,我们称为颈缩点(Necking Point )。

过了这个颈缩点后材料进入失效阶段,即进入软化和最终断裂。

●破坏点:材料最后开裂破坏的点。

但是在RADIOSS 中我们用到的最多的是真实应力应变(tr tr σε-)曲线。

可由以下公式通过工程应力应变曲线得到:()ln 1tr e εε=+;()exp t e tr σσε=⋅在材料本构LAW36输入真实应力应变曲线时切除弹性部分,也就是曲线从塑性阶段开始的,即是一个真实应力和塑性应变的曲线。

0p ε=时对应的应力为屈服应力y σ。

如下图,蓝色的是工程应力应变(e e σε-)的曲线,红色是真应力真应变(tr tr σε-)曲线,绿色的是真实应力和塑性应变的曲线。

Figure 2,不同应力应变曲线对比在大量的材料实验当中,材料会受到颈缩点的影响。

通过试验数据,仅可以得到在颈缩点前的真实应力和塑性应变的曲线。

颈缩点以后材料由于颈缩现象,截面积变小,所以每一时刻的真实应力也会变大而不是变小。

然而在实验中很难确定颈缩后每一时刻点试块截面积的变化。

W22.1真实应力应变曲线参数化后使用阐述材料本构使用Johnson-Cook材料理论,可用于各向同性的弹塑性材料。

Johnson-Cook材料模型公式如下,将输入材料参数(非曲线)来反映应变,应变率和温度等函数。

可设置最大塑性应变值模拟失效准则。

如果不考虑材料的应变率效应和温度效应,那么材料的应力与应变曲线如下:在RADIOSS中LAW2的材料本构关系中需要输入:a,b,n 值来反映应力与应变曲线,它们的计算公式为:Figure 3, 低碳钢材料本构上图包括了参数ICC。

ICC用于设定一个最大屈服应力(SIG_max0),当材料所受应力超过这个用户给定的最大屈服应力那么材料的应力将保持这个最大应力不变。

比如像RADIOSS中的LAW2,22,23,27等都可以让用户给定最大屈服应力值SIG_max0。

当材料需考虑应变率时,可以通过设置参数ICC来控制到底是对任何应变率取同一个最大屈服应力(ICC=2)还是根据应变率做相应的增加(ICC=1)。

Figure 4,ICC参数图解2.2工程应力应变曲线参数化后使用阐述在RADIOSSV14.0以后,LAW2材料模型中还可以直接用工程应力应变的相关数据。

选用Iflag=1,在UTS表示颈缩应力(figure 1), EUTS表示颈缩点的应变(figure 1),SIG_Y表示屈服应力。

Johnson-Cook中的a,b,n,将由RADIOSS自动依据劲缩点的极限应力值(UTS)和颈缩点的应变值(EUTS),自动推算得出。

Figure 5 使用工程应力应变参数的设置示例2.3LAW2 设置最大塑性应变值定义失效最大塑形应变失效设置,材料拉伸和压缩都是处于同一应变。

但是一般情况下材料的压缩应变的失效值大于拉伸应变的失效值。

2.4LAW2使用失效模型/FAIL/JOHNSON定义失效如果需要真实反应材料在压缩状态下的失效,就需要使用到RADIOSS中失效模型的设置,如/FAIL/JOHNSON 失效模型:如果不考虑应变率和温度的情况下,/FAIL/JOHNSON的失效公式如下:εf= [D1 + D2 exp(D3σ*)]使用Johnson-Cook,/FAIL/JOHNSON 失效模型,用于模拟 Johnson-Cook材料模型失效。

需要做相应的材料失效实验: Compression, Shear, and Tension。

然后得出相关的εf(rupture_strain)值。

σ*的定义如下图:然后通过上面失效公式求解出D1,D2,D3的值。

/FAIL/JOHNSON卡片设置:失效结果:W27该材料本构适用模拟各向同性弹塑性Johnson-Cook材料模型与正交各向异性脆性失效模型相结合的材料。

材料本构能真实反映由于拉力造成的单元失效。

此材料本构只适用于2D shell单元。

在该材料本构模型中,当等效应力低于塑性屈服应力时,材料表现为线弹性材料。

对于较高的应力值,材料的行为是塑性的,应力将按照如下公式计算:该材料本构关系允许在两个主要方向(1和2)上模拟材料的脆性破坏。

此材料本构关系只适用于2D shell单元,它与2D属性/PROP/TYPE1 和 /PROP/TYPE11兼容。

与属性/PROP/TYPE11结合使用,可以通过多次使用LAW27定义不同成分的材料,如安全玻璃模型中包含了树胶材料和玻璃材料,那么可以使用两次LAW27来分别定义两种不同材料。

Figure 6,模拟安全玻璃材料,使用/PROP/TYPE11定义材料属性Figure 7,安全玻璃中LAW27的定义LAW27脆性失效准则定义:注意这个应力上限值是不区分材料处于弹性阶段还是塑性阶段。

只要到了这个应力上限值,那么材料就开始软化。

软化的方式是如下图所示Figure 8,脆性定义控当主应变εi大于εti时,应变处于εti和εfi之间,应力的计算需要由损伤因子di制:应力减少需根据损伤参数σi reduced= σi(1−d i)计算。

在εti和εfi之间的损伤是可逆的。

但当时εi>εfi时,损伤因子设定为dmaxi,并且不再被更新。

W36曲线输入LAW36材料本构是基于Johnson-Cook,可以直接输入材料真实应力应变曲线,并且针对同一种材料,可以输入不同应变率下的多条应力应变曲线。

Figure 9,LAW36材料本构卡片材料曲线的输入要求:●材料应变率(x轴)为零(Esp_p_ture=0)对应的材料应力值(y轴)为材料屈服点的屈服应力值。

●曲线一定是平滑且单调递增的。

●有多条对应不同应变率的曲线时,它们曲线的延长线是不能相交的。

未知应变率下的材料真实应力应变曲线是可以通过上下两条相邻的材料曲线数值由RADIOSS自动插值得出。

4.1LAW36破坏和断裂的四个参数参数Eps_P_max是用于控制破坏,在任何一个加载情况下(拉伸,压缩,剪切),当塑性应变在其中的一个积分点上达到Eps_P_max时单元破坏(破坏的数值处理方式是单元删除)。

参数Eps_f也是用于控制破坏的,它用于在拉伸情况下,当单元的最大主应变(包括弹性应变和塑性应变)达到用户定义的最大拉伸破坏值Eps_f那么单元破坏(单元删除)。

参数Eps_t,定义拉伸破坏应力开始减小的起始应变值。

参数Eps_m ,定义最大拉伸破坏应力为零的起始应变值。

当Eps1(最大主应变)达到Eps_t,那么应力值将通过以下关系式减小:如果Eps1(最大主应变)达到Eps_m, 那么单元的压力将减小到0,但不删除单元。

4.2LAW36压缩曲线的定义如果用LAW36来表达压缩那么可以利用fct_IDp来描述。

RADIOSS一般会自动将输入的拉伸的应力应变曲线对称使用到压缩这一区域,如果有些材料的拉伸和压缩的屈服曲线不一样,那么就可以用fct_IDp来描述。

它是不同压力下的屈服应力的比例系数。

通常材料受拉破坏会早于受压破坏,如下图,受压时屈服应力通过比例系数调高,这样材料在压力作用下比受拉更容易处于屈服之下的弹性阶段。

V.Fail_TAB1在RADIOSS中提供了一个可直接用曲线输入的形式定义失效模型/FAIL/TAB1。

此种失效模型可以设置如:应变率效应,单元尺寸效应,温度效应等影响。

通常在/FAIL/JOHNSON中我们用D1, D2 和 D3 来描述壳单元的破坏。

对于实体单元的描述是有限制,因为/FAIL/JOHNSON仅可很好的描述Lode Angle 为0的状态(即平面应变)时的单元的破坏。

当添加了Lode Angle 这个变量,RADIOSS 就可以很全面的的描述实体单元的材料破坏。

/FAIL/TAB1中对于实体单元的失效参数定义时,需要输入Lode Angle parameter ξ 。

Lode Angle parameterξ和Lode Angle θ有这样的关系:ξ=cos(3θ)VI.Fail_Biquad在前文中提到如何设置最大应变失效和/FAIL/JOHNSON模型。

可以通过以下图片直观得看到相关的失效曲线:可以从上图中的曲线观察到绿色曲线是有/FAIL/JOHNSON得到的失效曲线(曲线以下为安全区域,当计算数值超过绿色曲线,则材料出现失效)。

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