LS-DYNA第七章:材料模型(3)

2019-06-17 16:33

(与应变率无关)经典的双线性随动硬化模型,用两个斜率(弹性和塑性)来表示材料的应力应变特性。用 MP 命令输入弹性模量(Exx),密度(DENS)和泊松比(NUXY)。可以用 TB ,BKIN和 TBDATA 命令中的1-2项输入屈服强度和切线模量:

TB ,BKIN TBDATA ,1, TBDATA ,2,

(屈服应力) (切线模量)

例题参看B.2.10,Bilinear Kinematic Plasticity Example :Titanium Alloy。

7.2.3.6 塑性随动模型

各向同性、随动硬化或各向同性和随动硬化的混合模型,与应变率相关,可考虑失效。通过在0(仅随动硬化)和1(仅各向同性硬化)间调整硬化参数β来选择各向同性或随动硬化。应变率用Cowper-Symonds模型来考虑,用与应变率有关的因数表示屈服应力,如下所示:

这里

数。

—初始屈服应力, —应变率,C和P-Cowper Symonds为应变率参—有效塑性应变,

—塑性硬化模量,由下式给出:

应力应变特性只能在一个温度条件下给定。用MP命令输入弹性模量(Exx),密度(DENS)和泊松比(NUXY)。用 TB ,PLAW,,,,1和 TBDATA 命令中的1-6项输入屈服应力,切线斜率,硬化参数,应变率参数C和P以及失效应变:

如下所示,可以用 TB ,PLAW,,,,10和 TBDATA 命令中的1-5项定义其它参数。

TB ,PLAW,,,,1 TBDATA ,1, TBDATA ,2,

(屈服应力) (切线模量)

TBDATA ,3,β(硬化参数)

TBDATA ,4, C(应变率参数) TBDATA ,5,P(应变率参数) TBDATA ,6,

(失效应变)

例题参看B.2.11,Plastic Kinematic Example:1018 Steel。 7.2.3.7 3- 参数Barlat模型

由Barlat Lian提出的各向异性塑性模型,用于平面应力条件下的铝质薄板模型。使用了指数和线性硬化法则。平面应力下各向异性屈服准则定义为:

—屈服应力,a和c—各向异性材料模型,m—Barlat常数,

义为

其中h和p为附加各向异性材料常数。对于指数硬化选项,材料屈服强度给定如下:

k—屈服系数,

—初始屈服应变,

—塑性应变,n—硬化系数。所有各

向异性材料常数,除p隐含定义外,都由Barlat和Lian定义的宽厚应变比(R)决定:

c=2-a

对于任意角φ的宽厚应变比可由下式计算;

——沿φ方向的单轴向拉伸应力。仅在同一个温度下给定应力应变特性。

用 MP 命令输入弹性模量(Exx),密度(DENS)和泊松比(NUXY)。硬化准则

类型HR(线性为1或指数为2),切线模量(HR=1)或屈服系数(HR=2),屈服应力(HR=1)或硬化系数(HR=2),Barlat指数,m,厚度和宽度方向的应变比,

以及正交各向异性材料轴,用 TB ,PLAW,,,,3和 TBDATA

命令的1-8项输入:

最后一项CSID有两个有效值:0(缺省)和2,如果CSID=0,局部坐标系由单元节点I,J和L定义(如上图所示);如果CSID=2,材料轴由 EDLCS 命令给定的局部坐标系决定(对于确定轴向的详细信息,请参看命令的描述)。在定义材料特性之前,必须用 EDLCS 定义局部坐标系,然后执行 EDMP ,ORTHO,VAL1,其中VAL1值为 EDLCS 命令定义的坐标系标号。

7.2.3.8 Barlat 各向异性塑性模型

由Barlat,lege和Berm发展的各向异性塑性模型,用于模拟成形过程的材料特性,各向异性屈服函数Φ定义如下:

这里m为流动指数;

为对称矩阵

的主值,

这里a、b、c、f、g和h代表各向异性材料常数,当a=b=c=f=g=h=1,就会模拟各向同性材料行为,而屈服表面就会简化为Tresca表面(m=1)和Von Mises表面(m=2或4),对于此材料选项,屈服强度由下式给出:

这里k是强度系数,

是塑性应变,

是初始屈服应变,n是硬化系数,

仅在同一温度下定义应力、应变特性。用 MP 命令输入弹性模量(Exx),密度(DENS)和泊松比(NUXY),强度系数,初始屈服应变,硬化系数,流动指数和Barlat各向异性常数a-h,用 TB ,PLAW,,,,6和 TBDATA 命令的第1-10项输入。

TB , PLAW,,,,6 TBDATA , 1, k (强度系数) TBDATA , 2, (初始应变) TBDATA , 3, n (硬化系数) TBDATA , 4, m (流动指数 (Barlat) ) TBDATA , 5, a TBDATA , 6, b TBDATA , 7, c TBDATA , 8, f TBDATA , 9, g TBDATA , 10, h 例题参看B.2.13,Barlat Anisotropic Plasticity Example:2008-T4 Aluminum。

7.2.3.9 应变率敏感的幂函数式塑性模型

与应变率相关的塑性模型,主要用于超塑性成形分析,该模型遵循Ramburgh -Osgood本构关系:

这里ε-应变; -应变率;m-硬化系数;k-材料常数;n-应变率敏感系数。应力-应变关系只能定义于一个温度下。用 MP 命令输入弹性模量(EXX),密度(DENS)和泊松比(NUXY)。用 TB ,PLAW,,,,4和 TBDATA 命令的第1-4项定义材料常数、硬化系数、应变率敏感系数及初始应变率。

TB , PLAW,,,,4 TBDATA , 1, k (材料常数) TBDATA , 2, m (硬化系数) TBDATA , 3, n (应变率灵敏系数) TBDATA , 4, (初始应变率) 例题参看B.2.14,Rate Sensitive Powerlaw Plasticity Example:A356 Aluminum。

7.2.3.10 应变率相关的塑性模型

应变率相关各向同性塑性模型主要用于金属和塑性成形分析,在此模型中,载荷曲线用来描述初始屈服强度 义如下:

式中

-初始屈服强度,

-有效应变率,

-有效塑性应变,

与有效应变率之间的函数关系。屈服应力定

应力-应变特性仅定义于同一温度下。用 MP 命令输入弹性模量(EXX)、密度(DENS)和泊松比(NUXY)。定义初始屈服应力和有效应变率的载荷曲线号,切线模量,定义弹性模量和有效应变率的载荷曲线号,定义切线模量和有效应变率的载荷曲线ID,定义Von Misess失效应力和有效应变率的载荷曲线号,用 TB ,PLAW,,,,5和 TBDATA 命令的第1-5项输入。对于壳单元,可在第6项中给定Mn Time,取代第5项中的LCID4定义材料失效。Mn Time为自动删除单元的最小步长。

TB , PLAW,,,,5 TBDATA , 1, LCID1 (定义初始屈服应力和有效应变率的载荷曲线ID) TBDATA , 2, E tan (切向(塑性硬化)模量) TBDATA , 3, LCID2 (定义弹性模量和有效应变率的载荷曲线ID) TBDATA , 4, LCID3 (定义切线模量和有效应变率的载荷曲线ID) TBDATA , 5, LCID4 (定义Von Misess失效应力和有效应变率的载荷曲线ID) TBDATA , 6, Mn Time (自动删除单元的最小步长,仅用于壳单元) 例题参看B.2.15,Strain Rate Dependent Plasticity Example;4140 Steel。 7.2.3.11 复合材料破坏模型

此材料模型是由Chang & Chang发展的复合材料失效模型,模型采用如下5个参数:

S1=轴向拉伸强度 S2=横向拉伸强度 S12=剪切强度 C2=横向压缩强度 =非线性剪切应力参数


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