DYNAFORM中5種材料模型參數(shù)的設(shè)置

2016-12-29 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

18#材料模型:(冪指數(shù)塑性材料模型)
沒有考慮材料的厚向異性,只在一些簡單的各向同性材料中應(yīng)用。
MASS DENSITY——質(zhì)量密度;
YOUNG MODULUS——楊氏模量;
POISSONS RATIO——泊松比;
STRENGTH COEFF(K)——強(qiáng)度系數(shù);
HARDENING EXPONENT(N)——強(qiáng)化系數(shù),也就是人們常說的硬化指數(shù);
STRAIN RATE PARAM (C)——Couper—symonds應(yīng)變率系數(shù)C;
STRAIN RATE PARAM (P)——Couper—symonds應(yīng)變率系數(shù)P;
INITIAL YIELD STRESS——初始屈服應(yīng)力;
FORMULATION——用公式表示。

24#材料模型:(分段線性材料模型)
主要用于一些各向同性材料的沖壓分析中。
MASS DENSITY——質(zhì)量密度;
YOUNG MODULUS——楊氏模量;
POISSONS RATIO——泊松比;
YIELD STRESS——屈服應(yīng)力;
TANGENT MODULUS——切變模量;
FAILURE PL。 STRAIN——材料失效時的等效塑性應(yīng)變;
STEP SIZE FOR EL. DEL——段數(shù);
STRAIN RATE PARAM (C)——Couper—symonds應(yīng)變率系數(shù)C;
STRAIN RATE PARAM (P)——Couper—symonds應(yīng)變率系數(shù)P;

36#材料模型(Barlat’s-3 Parameter Plasticity Model)——3參數(shù)Barlat材料模型
這種材料模型適用于任何薄板金屬成形分析,特別是對象鋁合金必須用次模型分析。
使用此模型一般輸入以下參數(shù):
MASS DENSITY(質(zhì)量密度);
YOUNG MODULUS(楊氏模量);
POISSONS RATIO(泊松比);
EXPONENT FACE M(Barlat指數(shù)m);
LANKFORD PARAM R0(各向異性參數(shù)r0);
LANKFORD PARAM R45(各向異性參數(shù)r45);
LANKFORD PARAM R90(各向異性參數(shù)r90);

HARDENING RULE(EXPON.)(硬化規(guī)律:對于線性硬化模型,HR=1;對于冪指數(shù)硬化模型,HR=3;對于分段線性硬化模型,不需要輸入HR);

MATEIAL PARAM P1(K)和MATEIAL PARAM P2(N)是材料參數(shù):

⑴對于線性硬化模型:P1=切線模量=tg(α);

P2=屈服應(yīng)力σs;

⑵對于冪指數(shù)硬化模型:P1=k(強(qiáng)化系數(shù));

P2=n(強(qiáng)化指數(shù));

⑶對于分段線性硬化模型,不需要輸入:HR,P1,P2,E0,SPI等參數(shù)的值。

INITIAL YIELD STRESS(E0)(初始屈服應(yīng)力);

INITIAL Y.STRESS(SPI)

E0,SPI用于確定冪指數(shù)硬化模型的初始屈服應(yīng)力?？梢酝ㄟ^公式計算。

LOAD CURVE ID 應(yīng)力應(yīng)變曲線號;

MATERIAL AXES OPTION(材料軸選項);

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(厚向異性彈塑性材料模型)
該模型僅適用于殼單元分析
需要輸入的參數(shù)如下:
彈性模量、質(zhì)量密度、泊松比、厚向異性系數(shù)r。當(dāng)利用線性硬化塑性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系作為材料的硬化模型時,需輸入材料的初始屈服強(qiáng)度、切線模量;當(dāng)利用分段線性硬化塑性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系作為材料的硬化模型時,需輸入表示材料塑性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系作為材料的硬化模型時,需輸入表示材料塑性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的分段線性函數(shù)。

39#材料模型(Transversely Anisotropic Elastic-Plastic with FLD)(帶FLD的厚向異性彈塑性材料模型)
本模型僅適用于殼單元和2D單元

附錄:

常用材料信息
針對不同的應(yīng)用領(lǐng)域,LS-DYNA 目前有200 種以上的金屬和非金屬材料模型可供選
擇。在板料成形分析中,通常模具使用剛體材料,板料采用剛塑性材料、彈塑性材料模
型等,在彈塑性材料模型中,冪指數(shù)塑性材料模型、分段線性材料模型、厚向異性彈塑
性材料模型、3 參數(shù)Barlat 材料模型等幾種模型比較適合薄板沖壓成形分析。DYNAFORM
支持多種材料模型,常用材料模型有18,24,36,37,125 號材料模型等,其中18,24
號材料是各向同性材料,36,37,39,125 號材料是各向異性材料。隨著理論研究取得
的不斷進(jìn)展,將會為工程實際應(yīng)用提供更準(zhǔn)確的材料模型。現(xiàn)將DYNAFORM 支持的材
料模型介紹如下:
*MAT_001(*MAT_ELASTIC)
1 號材料模型為各向同性彈性材料模型,支持梁、殼、厚殼和體單元。一般情況下,
用戶只需要輸入密度、彈性模量和泊松比即可。
*MAT_012(*MAT_ISOTROPIC_ELASTIC_PLASTIC)
12 號材料模型是一種成本非常低的各向同性塑性模型,適合于三維實體。在殼單元
的平面應(yīng)力執(zhí)行過程中,當(dāng)應(yīng)力狀態(tài)超過屈服表面時,采用一步radial return approach 來
修正Cauchy 應(yīng)力張量。這種方法導(dǎo)致不準(zhǔn)確的殼厚度更新和不準(zhǔn)確的屈服后應(yīng)力。這是
LS-DYNA 平面應(yīng)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 號材料模型是冪指數(shù)塑性各向同性材料模型,它基于等向強(qiáng)化假設(shè),硬化模型采
用冪指數(shù)形式,并以Cowper-Symonds 應(yīng)變速率模型作為乘子來考慮應(yīng)變速率效應(yīng),冪指
數(shù)塑性材料模型采用Mises 屈服準(zhǔn)則作為材料的屈服準(zhǔn)則,考慮了材料的硬化效應(yīng)和應(yīng)
變率效應(yīng),但沒有考慮材料的厚向異性,因此,只在一些簡單的各向同性材料分析中得
到應(yīng)用。用戶一般需要輸入的參數(shù)有:材料的彈性模量、質(zhì)量密度、泊松比、強(qiáng)度系數(shù)、
硬化指數(shù)、Cowper–Symonds 應(yīng)變率系數(shù)等。
*MAT_020(*MAT_RIGID)
20 號材料模型是剛體材料,在DYNAFORM 中,剛體材料用來定義模具的材料,即
不考慮模具的變形。用戶需要輸入實際的模具密度、彈性模量和泊松比。
*MAT_024(*MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY)
24 號材料模型是分段線性材料模型,它是基于材料單向拉伸試驗結(jié)果的材料模型,
用分段線性函數(shù)來逼近材料塑性變形階段的試驗結(jié)果,以Cowper–Symonds 應(yīng)變率模型
作為乘子,以考慮應(yīng)變率效應(yīng),同時,采用基于等向強(qiáng)化假設(shè)的Mises 屈服準(zhǔn)則作為材
料的屈服準(zhǔn)則。該材料模型在汽車覆蓋件沖壓成形分析中,主要用于一些各向同性材料
的沖壓分析中。在使用此模型時一般應(yīng)輸入的參數(shù)有:材料的彈性模量、質(zhì)量密度、泊
松比、材料失效時的等效塑性應(yīng)變、Cowper–Symonds 應(yīng)變率系數(shù)系數(shù)、表示材料應(yīng)力
應(yīng)變的分段性函數(shù)等。
*MAT_036(*MAT_3-PARAMETER_BARLAT)
3 參數(shù)Barlat 材料模型用于在平面應(yīng)力狀態(tài)下的各向異性彈塑性材料,既考慮了材料
的厚向異性對屈服面的影響,也可以考慮板料平面內(nèi)的各向異性對屈服面的影響,因此,
該模型更能反映各向異性對沖壓成形的影響。事實上,該模型是針對薄金屬成形分析(包
括沖壓成形)而提出的,使用該材料模型不論厚向異性系數(shù)r 的高低,都能夠獲得可靠
常用材料信息
eta/DYNAFORM 應(yīng)用手冊 IX
的分析結(jié)果。
*MAT_037(*MAT_TRANSVERSELY_ANISOTROPIC_ELASTI
C_PLASTIC)
厚向異性對沖壓成形的影響很大,因此,在板料沖壓成形分析中,必須考慮厚向異
性的影響。厚向異性彈塑性材料模型采用Hill 屈服準(zhǔn)則,考慮了厚向異性對材料屈服面
的影響,但沒有考慮板料平面內(nèi)的各向異性的影響,也沒有考慮應(yīng)變率效應(yīng),適合于厚
向異性系數(shù)大于1 的板料的沖壓成形分析。而對厚向異性系數(shù)小于1 的板料沖壓分析,
則會產(chǎn)生較大的誤差,甚至比使用不考慮材料各向異性影響的Mises 屈服準(zhǔn)則獲得的結(jié)
果誤差更大。研究表明,對于厚向異性系數(shù)小于1 的板料沖壓情況,目前只有采用非二
次屈服準(zhǔn)則能夠獲得正確的計算結(jié)果;而對于厚向異性系數(shù)大于1 的板料沖壓成形分析,
則使用本材料模型與所有3 參數(shù)Barlat 材料模型都能獲得正確的結(jié)果。另外還需要說明
的是,本材料模型僅適用與殼單元分析,一般應(yīng)輸入的參數(shù)有:材料的彈性模量、質(zhì)量
密度、泊松比、厚向異性系數(shù)r 等。
*MAT_039(*MAT_FLD_TRANSVERSELY_ANISOTROPIC)
該模型用各向異性材料模擬板料成形過程,只考慮橫向的各向異性。也可以通過一
條加載曲線定義任一個應(yīng)力依賴和有效的塑性應(yīng)變。用曲線定義一個成形極限圖(FLD)
以計算最大應(yīng)變比。這種塑性模型是完全迭代的,僅用于殼單元。
*MAT_125(*MAT_KINEMATIC_HARDENING_TRANSVERSE
LY_ANISOTROPIC)
該模型將Yoshida 非線性運(yùn)動硬化規(guī)律與MAT37 結(jié)合在一起。該理論需要兩個曲面
來說明硬化規(guī)律:屈服曲面和邊界曲面。在成形過程中,屈服曲面的尺寸不會變化,但
其中心會隨著變形而移動。而邊界曲面的尺寸和位置都會發(fā)生變化。