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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 Model LS-DYNA Command LS-DYNA MAT # Example Isotropic Elastic *MAT_ELASTIC 1 Yes Bilinear Isotropic Plasticity *MAT_PLASTIC_KINEMATIC 3 Yes Bilinear Kinematic *MAT_PLASTIC_KINEMATIC 3 Yes Plastic Kinematic *MAT_PLASTIC_KINEMATIC 3 Yes
2、 Piecewise Linear Plasticity *MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY 24 Yes Rigid *MAT_RIGID 20 Yes 7.2.1.1 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 Steel MP,ex,1,210e9 !
3、Pa MP,nuxy,1,.29 ! No units MP,dens,1,7850 ! kg/m3 7.2.3.1 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
4、量： TB， BISO TBDATA， 1， Y （屈服应力） TBDATA， 2， tanE （切线模量） 例题参看 B.2.7,Bilinear Isotropic Plasticity Example： Nickel Alloy。 B.2.7. Bilinear Isotropic Plasticity Example: Nickel Alloy MP,ex,1,180e9 ! Pa MP,nuxy,1,.31 ! No units MP,dens,1,8490 ! kg/m3 TB,BISO,1 TBDATA,1,900e6 ! Yield stress (Pa) TBDATA,2,4
5、45e6 ! Tangent modulus (Pa) 7.2.3.5 双线性随动模型 （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， Y （屈服应力） TBDATA， 2， tanE （切线模量） 例题参看 B.2.10， Bilinear Kinematic Plasticity Example ： Titanium Alloy。 B.2
6、.10. Bilinear Kinematic Plasticity Example: Titanium Alloy MP,ex,1,100e9 ! Pa MP,nuxy,1,.36 ! No units MP,dens,1,4650 ! kg/m3 TB,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
7、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： )(1 01e ffPPPY EC 这里 0 初始屈服应力， 应变率， C 和 P-Cowper Symonds 为应变率参数。 efP 有效塑性应变， PE 塑性硬化模量，由下式给出： tantanEE EEEP 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
8、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， Y （屈服应力） TBDATA， 2， tanE （切线模量） TBDATA， 3， （硬化参数） TBDATA， 4， C（应变率参数） TBDATA， 5， P（应变率参数） TBDATA， 6， f （失效应变） 例题参看 B.2.11， Plastic Kinematic Example： 1018 Steel。 B.2.11. Plastic Kinematic Example: 1018 Steel MP,ex,1,200e9 ! Pa MP,nuxy
9、,1,.27 ! No units MP,dens,1,7865 ! kg/m3 TB,PLAW,1 TBDATA,1,310e6 ! Yield stress (Pa) TBDATA,2,763e6 ! Tangent modulus (Pa) TBDATA,4,40.0 ! C (s-1) TBDATA,5,5.0 ! P TBDATA,6,.75 ! Failure strain 7.2.3.13 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
10、型考虑应变率的影响，它与屈服应力的关系为： Pe ffnPY fC 011&这里 有效应变率， C和 P 应变率参数， 0 常应变率处的屈服应力，而 )( Peffnf 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, 8 TBDATA,1, y （屈服应力） TBDATA,2, ta
11、nE （切线模量） TBDATA,3, F （失效时的有效塑性真应变） TBDATA,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
12、.16， Piecewise Linear Plasticity Example： High Carbon Steel。 B.2.16. Piecewise Linear Plasticity Example: High Carbon Steel MP,ex,1,207e9 ! Pa MP,nuxy,1,.30 ! No units MP,dens,1,7830 ! kg/m3 TB,PLAW,8 TBDATA,1,207e6 ! Yield stress (Pa) TBDATA,3,.75 ! Failure strain TBDATA,4,40.0 ! C (strain rate par
13、ameter) 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 TruStran(1)=0,.08,.16,.4,.75 TruStres(1)=207e6,250e6,275e6,290e6,3000e6 EDCURVE,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
14、 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
15、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（ VAL1）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
