常用弹塑性材料模型

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1、常用弹塑性材料模型下表列出了 ANSYS/LS-DYNA 材料模型以及相应的 LS-DYNA 命令ANSYS Material ModelLS-DYNA Command LS-DYNA MAT #ExampleIsotropic Elastic *MAT_ELASTIC 1 YesBilinear Isotropic Plasticity*MAT_PLASTIC_KINEMATIC 3 YesBilinear Kinematic *MAT_PLASTIC_KINEMATIC 3 YesPlastic Kinematic *MAT_PLASTIC_KINEMATIC 3 YesPiecewise

2、 Linear Plasticity*MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY 24 YesRigid *MAT_RIGID 20 Yes7.2.1.1 各向同性弹性模型各向同性弹性模型。使用 MP 命令输入所需参数：MP，DENS密度MP，EX弹性模量MP，NUXY泊松比此部分例题参看 B.2.1，Isotropic Elastic Example:High Carbon Steel。B.2.1. Isotropic Elastic Example: High Carbon SteelMP,ex,1,210e9 ! PaMP,nuxy,1,.29 ! No unitsM

3、P,dens,1,7850 ! kg/m37.2.3.1 双线性各向同性模型使用两种斜率（弹性和塑性）来表示材料应力应变行为的经典双线性各向同性硬化模型（与应变率无关） 。仅可在一个温度条件下定义应力应变特性。 （也有温度相关的本构模型；参看 Temperature Dependent Bilinear Isotropic Model） 。用 MP 命令输入弹性模量（Exx） ，泊松比（NUXY）和密度（DENS） ，程序用 EX 和 NUXY 值计算体积模量（K） 。用 TB和 TBDATA 命令的 1 和 2 项输入屈服强度和切线模量：TB，BISOTBDATA，1， （屈服应力）YTBD

4、ATA，2， （切线模量）tanE例题参看 B.2.7,Bilinear Isotropic Plasticity Example：Nickel Alloy。B.2.7. Bilinear Isotropic Plasticity Example: Nickel AlloyMP,ex,1,180e9 ! PaMP,nuxy,1,.31 ! No unitsMP,dens,1,8490 ! kg/m3TB,BISO,1 TBDATA,1,900e6 ! Yield stress (Pa)TBDATA,2,445e6 ! Tangent modulus (Pa)7.2.3.5 双线性随动模型（与应

5、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，BKINTBDATA，1， （屈服应力）YTBDATA，2， （切线模量） tanE例题参看 B.2.10，Bilinear Kinematic Plasticity Example ：Titanium Alloy。B.2.10. Bilinear Kinematic Plasticity Example: Titanium AlloyMP

6、,ex,1,100e9 ! PaMP,nuxy,1,.36 ! No unitsMP,dens,1,4650 ! kg/m3TB,BKIN,1 TBDATA,1,70e6 ! Yield stress (Pa)TBDATA,2,112e6! Tangent modulus (Pa)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 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：)(101efPPYEC这里

7、 初始屈服应力， 应变率，C 和 P-Cowper Symonds 为应变率参数。0有效塑性应变， 塑性硬化模量，由下式给出：efPPEtanE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， ， ， ，1TBDATA，1， （屈服应力）YTBDATA，2， （切

8、线模量）tanETBDATA，3，（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）f例题参看 B.2.11，Plastic Kinematic Example：1018 Steel。B.2.11. Plastic Kinematic Example: 1018 SteelMP,ex,1,200e9 ! PaMP,nuxy,1,.27 ! No unitsMP,dens,1,7865 ! kg/m3TB,PLAW,1 TBDATA,1,310e6 ! Yield stress (Pa)TBDATA,2,763e6 ! Tangen

9、t modulus (Pa)TBDATA,4,40.0 ! C (s-1)TBDATA,5,5.0 ! PTBDATA,6,.75 ! Failure strain7.2.3.13 分段线性塑性模型多线性弹塑性材料模型，可输入与应变率相关的应力应变曲线。它是一个很常用的塑性准则，特别用于钢。采用这个材料模型，也可根据塑性应变定义失效。采用 Cowper-Symbols 模型考虑应变率的影响，它与屈服应力的关系为：PefnPYC01&这里 有效应变率，C 和 P应变率参数， 常应变率处的屈服应力，而 0是基于有效塑性应变的硬化函数。用 MP 命令输入弹性模量（Exx） ，密度(DENS)和)(P

10、efn泊松比(NUXY)。用 TB，PLAW， ， ， ，8 和 TBDATA 命令的 1-7 项输入屈服应力、切线模量、失效的有效真实塑性应变、应变率参数 C、应变率参数 P、定义有效全应力相对于有效塑性真应变的载荷曲线 ID 以及定义应变率缩放的载荷曲线 ID。TB,PLAW, 8TBDATA,1, （屈服应力）yTBDATA,2, （切线模量）tanETBDATA,3, （失效时的有效塑性真应变）FTBDATA,4,C（应变率参数）TBDATA,5,P（应变率参数）TBDATA,6,LCID1（定义全真应力相对于塑性真实应变的载荷曲线）TBDATA,7,LCID2（关于应变率缩放的载荷曲

11、线）注-如果采用载荷曲线 LCID1，则用 TBDATA 命令输入的屈服应力和切线模量将被忽略。另外，如果 C 和 P 设为 0，则略去应变率影响。如果使用 LCID2，用 TBDATA 命令输入的应变率参数 C 和 P 将被覆盖。只考虑真实应力和真实应变数据。在数据曲线一节中讲述了此种类型的例题。 注-例题参看 B.2.16，Piecewise Linear Plasticity Example：High Carbon Steel。B.2.16. Piecewise Linear Plasticity Example: High Carbon SteelMP,ex,1,207e9 ! PaM

12、P,nuxy,1,.30 ! No unitsMP,dens,1,7830 ! kg/m3TB,PLAW,8 TBDATA,1,207e6 ! Yield stress (Pa)TBDATA,3,.75 ! Failure strainTBDATA,4,40.0 ! C (strain rate parameter)TBDATA,5,5.0 ! P (strain rate parameter)TBDATA,6,1 ! LCID for true stress vs. true strain (see EDCURVE below)*DIM,TruStran,5 *DIM,TruStres,5

13、TruStran(1)=0,.08,.16,.4,.75TruStres(1)=207e6,250e6,275e6,290e6,3000e6EDCURVE,ADD,1,TruStran (1),TruStres(1)7.2.8.1 刚性体模型用 EDMP 命令定义刚性体，例如，定义材料 2 为刚性体，执行：EDMP，RIGIS，2。用指定材料号定义的所有单元都认为是刚性体的一部分。材料号以及单元的单元类型和实常数类型号用来定义刚体的 PART ID。这些 PART ID 用于定义刚性体的载荷和约束（如第 4 章所述，Loading） 。刚体内的单元不必用连接性网格连接。因此，为了在模型中表示多

14、个独立的刚性体。必须定义多个刚体类型。但是，两个独立刚体不能共同使用一个节点。使用 EDMP 命令的同时，必须用 MP 命令定义刚体材料类型的杨氏模量（Ex） ，泊松比（NUXY）和密度（DENS） 。必须指定实际的材料特性值，从而使程序能计算接触表面的刚度。基于此原因，在显动态分析中，刚性体不要用不切实际的杨氏模量或密度，刚体不能再变硬因为它已是完全刚硬的。因为刚性体的质量中心的运动传递到节点上，所以不能用 D 命令在刚体上施加约束。刚体的一个节点上的约束和初始速度将转换到物体的质心。但是，如果约束了多个节点，就很难确定使用哪种约束。要正确在刚体上施加约束，使用 EDMP 命令的平移（VAL

15、1）和转动（VAL2）约束参数域，表示如下：VAL1-平移约束参数（相对于整体笛卡尔坐标系）0 没有约束（缺省）1 约束 X 方向的位移2 约束 Y 方向的位移3 约束 Z 方向的位移4 约束 X 和 Y 方向的位移5 约束 Y 和 Z 方向的位移6 约束 Z 和 X 方向的位移7 约束 X，Y，Z 方向的位移VAL2-转动约束参数（相对于整体笛卡尔坐标系）0 没有约束（缺省）1 约束 X 方向的旋转2 约束 Y 方向的旋转3 约束 Z 方向的旋转4 约束 X，Y 方向的旋转5 约束 Y 和 Z 方向的旋转6 约束 Z 和 X 方向的旋转7 约束 X，Y 和 Z 方向的旋转例如，命令 EDMP,IGID,2,7,7 将约束材料的刚体单元的所有自由度。在定义刚体之后，可以用 EDIPART 命令指定惯性特性、质量和初始速度矢量。如果没有定义刚性体的惯性特性，程序将会依据有限元模型计算它们。例题参看 B.2.25,Rigid Material Example：Steel。B.2.25. Rigid Material Example: SteelMP,ex,1,207e9 ! PaMP,nuxy,1,.3 ! No unitsMP,dens,1,7580 ! kg/m3EDMP,rigid,1,7,7