ANASYS/LS-DYNA中如何模擬單元失效

2016-09-25 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

ANASYS/LS-DYNA中如何模擬單元失效?

LS-DYNA3D提供了精確的爆炸模擬方法:

1、利用狀態(tài)方程模擬爆炸過程中壓力與體積的關(guān)系;

2、采用Lagrange方法與ALE方法模擬炸藥與被爆破結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。在Lagrange方法中,炸藥單元與結(jié)構(gòu)單元之間可以通過公用節(jié)點(diǎn)方式建立聯(lián)系,也可以通過接觸定義二者之間的載荷傳遞,在ALE方法中,將炸藥定義成流體以避免爆炸過程中網(wǎng)格的過分畸變對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生不利影響。

單元失效的

關(guān)鍵字:*MAT_ADD_EROSION

單元失效控制參數(shù)含義

參數(shù)名稱	說明
MID	添加失效準(zhǔn)則的材料編號(hào)
EXCL	排除數(shù)字,本關(guān)鍵字所涉及的各個(gè)失效判據(jù)是彼此獨(dú)立的,當(dāng)任意一個(gè)失效判據(jù)滿足時(shí),單元被刪除,當(dāng)某個(gè)失效判據(jù)中的失效常數(shù)設(shè)置成這個(gè)“排除數(shù)字”時(shí),該失效判據(jù)就不起作用了,這樣可以節(jié)約計(jì)算成本
PFAIL	失效壓力P min(壓縮為正),當(dāng)P≤ P min時(shí),材料失效
SIGP1	失效主應(yīng)力 σmax,當(dāng) σ1 ≧ σmax時(shí)材料失效
SIGVM	失效等效應(yīng)力 ,當(dāng) 時(shí)材料失效
EPSP1	失效主應(yīng)變 εmin,當(dāng) ε1 ≧ εmin時(shí)材料失效
EPSSH	失效剪應(yīng)變 γmin,當(dāng) γ1 ≧ γmin時(shí)材料失效
SIGTH	極限應(yīng)力σ0
IMPULSE	失效應(yīng)力沖量K
FAILTM	失效時(shí)間,當(dāng)求解時(shí)間超過該時(shí)間時(shí),材料失效

14個(gè)變量數(shù)組

用戶材料子程序數(shù)組含義

數(shù)組名稱	說明
cm	用戶指定的材料參數(shù)數(shù)組,如彈性模量、泊松比等
eps	當(dāng)前時(shí)步的應(yīng)變?cè)隽繑?shù)組(共6個(gè)分量),除以當(dāng)前的時(shí)間步長dt可以得到應(yīng)變率
sig	本子程序計(jì)算得到的應(yīng)力數(shù)組(共6個(gè)分量),在UMAT中,前一步計(jì)算得到的sig(t時(shí)刻的應(yīng)力)被傳遞到子程序中,根據(jù)增量法由應(yīng)變?cè)隽縠ps計(jì)算應(yīng)力增量,在子程序結(jié)束前將應(yīng)力累加,得到當(dāng)前時(shí)刻(t+dt)的單元應(yīng)力并返回主程序
hisv	用戶自定義的歷史變量,可以用來存儲(chǔ)計(jì)算中間值。歷史變量可以設(shè)定大于或等于0且小于100的數(shù),歷史變量適用于每個(gè)單元(或高斯點(diǎn)),它們可以被用作如標(biāo)識(shí)、中間積分的儲(chǔ)存、累計(jì)塑性應(yīng)變及用戶想存放的任何變量。歷史變量是一組兩個(gè)時(shí)間之間的被儲(chǔ)存的組數(shù)。在下一次重新進(jìn)入用戶子程序時(shí),程序可以使用這些信息
dt	當(dāng)前時(shí)步的時(shí)間步長
capa	殼單元的橫向剪應(yīng)力系數(shù)
etype	單元類型。主要有3種單元類型:BRICK、BEAM、SHELL
time	當(dāng)前計(jì)算時(shí)間
i	單元內(nèi)部ID,據(jù)此可以獲得對(duì)應(yīng)的單元外部ID、節(jié)點(diǎn)ID(內(nèi)部與外部)、節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)、Part ID(內(nèi)部與外部)等信息
ixs	節(jié)點(diǎn)內(nèi)部ID、PART ID與單元內(nèi)部ID之間的二維對(duì)應(yīng)數(shù)組
x	節(jié)點(diǎn)內(nèi)部ID與節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)數(shù)組
k	Ixs數(shù)組長度
j	與內(nèi)部單元ID相關(guān)的一個(gè)數(shù)組

H-J-C模型

該模型主要應(yīng)用于高應(yīng)變率、大變形下的混凝土與巖石模擬。在LS-DYNA3D中H-J-C模型的定義方式為*MAT_JOHNSON_HOLMGUIST_CONCRE E,材料編號(hào)為111。

H-J-C模型綜合考慮了大變形、高應(yīng)變率、高壓效應(yīng),其等效屈服強(qiáng)度是壓力、應(yīng)變率及損傷的函數(shù),而壓力是體積應(yīng)變(包括永久壓垮狀態(tài))的函數(shù),損傷累計(jì)時(shí)塑性體積應(yīng)變、等效塑性應(yīng)變及壓力的函數(shù)。H-J-C模型的強(qiáng)度以規(guī)范化等效應(yīng)力描述:

式中, ,為實(shí)際等效應(yīng)力與靜態(tài)屈服強(qiáng)度之比; ,為無量綱壓力; ,為無量綱應(yīng)變率。

損傷因子D(0≤D≤1)由等效塑性應(yīng)變和塑性體積應(yīng)變累加得到

式中, 為等效塑性應(yīng)變?cè)隽?為等效體積應(yīng)變?cè)隽俊?/span>

為常壓P下材料斷裂時(shí)的塑性應(yīng)變; 與為規(guī)范化壓力與材料所能承受的規(guī)范化最大拉伸靜水壓力;D1與D2為損傷常數(shù)。

彈性損傷模型

該模型主要應(yīng)用于混凝土的模擬,定義方式為*MAT_BRITLE_DAMAGE,材料編號(hào)為96。表列出了其材料參數(shù)。

混凝土彈性損傷模型材料參數(shù)

彈性模量/Pa	泊松比	密度/kg*m-3	拉伸極限/Pa	剪切極限/Pa
40E9	0.2	2.5E3	5E6	6E6

用戶材料參數(shù)

在LS-DYNA3D中,關(guān)鍵字*MAT_USER_DEFINED_MATERIAL_MODELS用來定義用戶材料參數(shù)。在計(jì)算輸入文件中,材料編號(hào)41~50預(yù)留給用戶自定義材料模型,分別對(duì)應(yīng)Subroutine umat41-umat45。

下表列出了*MAT_USER_DEFINED_MATERIAL_MODELS中主要的控制參數(shù)。

計(jì)算輸入文件控制參數(shù)含義

參數(shù)名稱	說明
MID	材料在計(jì)算輸入文件中的編號(hào)
RO	材料密度
MT	用戶材料編號(hào)(41~50),41表明使用Subroutine umat41材料子程序
LMC	材料參數(shù)數(shù)組(cm數(shù)組)長度
NHV	歷史變量數(shù)組(hisv數(shù)組)長度
IORTHO	設(shè)置成1表明材料為正交各向異性
IBULK	體積模量在材料參數(shù)數(shù)組中的位置
IG	剪切模量在材料參數(shù)數(shù)組中的位置
IVEC	向量化標(biāo)志
ITHERM	設(shè)置成1計(jì)算單元溫度
P1~Pu	材料參數(shù)具體數(shù)值