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1、材料的定义材料的定义第第3-1章章Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual材料的定义材料的定义本章目标本章目标本章内容覆盖了本章内容覆盖了ANSYS/LS-DYNA中材料模式的选择与定义中材料模式的选择与定义标题标题:A.现有的材料模型现有的材料模型B.ANSYSLS-DYNA材料的图形操作界面（材料的图形操作界面（GUI）C.输入材料数据输入材料数据D.线弹性材料线弹性材料E.非线性弹性材料非线性弹性材料F.塑性材料塑性材料G.应变率无关各向同
2、性塑性材料应变率无关各向同性塑性材料H.应变率相关各向同性塑性材料应变率相关各向同性塑性材料I.应变率相关各向异性塑性材料应变率相关各向异性塑性材料J.压力相关塑性材料压力相关塑性材料K.温度敏感塑性材料温度敏感塑性材料L.状态方程模型状态方程模型March 7,2002Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual材料的定义材料的定义 本章目标本章目标标题标题(续续):M.空材料空材料 N.损伤模型损伤模型O.泡沫材料泡沫材料P.离散单元性质离散单元
3、性质Q.索单元性质索单元性质R.刚性材料刚性材料S.一般材料定义指导一般材料定义指导T.材料定义练习材料定义练习March 7,2002Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual材料的定义材料的定义A.可用的材料模型可用的材料模型ANSYS/LS-DYNA支持比支持比ANSYS隐式更大的材料库，因此，它几乎能模拟任隐式更大的材料库，因此，它几乎能模拟任何实际问题。何实际问题。ANSYS/LS-DYNA材料库提供许多特性，其中包括材料库提供许多特性，
4、其中包括:考虑应变失效的应变率相关塑性材料模型考虑应变失效的应变率相关塑性材料模型温度相关和温度敏感塑性材料模型温度相关和温度敏感塑性材料模型状态方程和空材料模型（鸟撞分析等）状态方程和空材料模型（鸟撞分析等）为了使用方便，这些材料模型分为为了使用方便，这些材料模型分为5组组GUI菜单菜单:LinearNonlinearEquation of StateDiscrete Element PropertiesRigid MaterialsMarch 7,2002Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS
5、/LS-DYNA 6.0Training Manual材料的定义材料的定义B.ANSYS/LS-DYNA材料图形用户界面材料图形用户界面材料材料GUI目录树图结构与隐式目录树图结构与隐式ANSYS一致一致.IIIIIIIVVMarch 7,2002Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual材料的定义材料的定义.ANSYS/LS-DYNA材料图形用户界面材料图形用户界面现有的现有的ANSYS/LS-DYNA材料库包括材料库包括:March 7,200
6、2Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual材料的定义材料的定义 ANSYS/LS-DYNA材料图形用户界面材料图形用户界面材料输入方法简单不易出错材料输入方法简单不易出错图形用户界面禁止密度随温度变化的输入图形用户界面禁止密度随温度变化的输入不再使用不再使用MPMOD和和MPUNDO命令命令图形用户界面能接受直接批处理输入方式图形用户界面能接受直接批处理输入方式(w/o MPMOD)March 7,2002Explicit Dynamics wi
7、th ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual材料的定义材料的定义C.输入材料数据输入材料数据ANSYS/LS-DYNA中大多数材料需要输入密度中大多数材料需要输入密度(DENS),杨氏模量杨氏模量(EX)和泊和泊松比松比(NUXY or PRXY),这些定义都使用这些定义都使用MP命令。命令。在在ANSYS/LS-DYNA中，一些材料模型需要输入载荷曲线。这些曲线用来中，一些材料模型需要输入载荷曲线。这些曲线用来定义材料的两个变量的相关性，例如屈服应力随塑性应变的变化。定义材料的两个变量的
8、相关性，例如屈服应力随塑性应变的变化。使用两组数组和使用两组数组和EDCURVE 定义载荷曲线定义载荷曲线:Preprocessor Material Props Curve Options.通常，应力应变数据是指通常，应力应变数据是指真应力真应力与与真应变格式真应变格式March 7,2002Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual材料的定义材料的定义.输入材料数据输入材料数据通过通过EDCURVE,LIST或或EDCURVE,PLOT命令检查
9、应力应变数据命令检查应力应变数据EDCURVE,LISTCurve starts at Yield PointMarch 7,2002Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual材料的定义材料的定义D.线弹性材料线弹性材料线弹性线弹性材料中包括四种不同的材料模型材料中包括四种不同的材料模型:流体流体:充满流体的容器在冲击载荷下的弹性性质充满流体的容器在冲击载荷下的弹性性质各向同性各向同性:材料性质各个方向都相同材料性质各个方向都相同正交各向异性正交各
10、向异性:3个相互正交对称平面上的性质不同个相互正交对称平面上的性质不同各向异性各向异性:材料中一点的性质与该点在材料中的位置无关材料中一点的性质与该点在材料中的位置无关线弹性材料没有塑性变形而完全由线弹性材料没有塑性变形而完全由虎克定律虎克定律来定义来定义:流体流体:EDMP,FLUID,MAT,K弹性流体模型要求输入弹性流体模型要求输入DENS（密度）、密度）、K（体积模量）体积模量）体积模量可以通过体积模量可以通过EDMP命令直接输入或者由命令直接输入或者由EX和和NUXY的值用下式自动计算的值用下式自动计算:March 7,2002Explicit Dynamics with ANSYS
11、/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual材料的定义材料的定义.线弹性材料线弹性材料各向同性各向同性:大多数工程材料（例如钢铁）都是各向同性的大多数工程材料（例如钢铁）都是各向同性的通过通过DENS、EX和和NUXY定义即可定义即可正交各向异性正交各向异性:EDMP,ORTHO正交各向异性材料通过正交各向异性材料通过9个独立的常数和个独立的常数和DENS定义定义横向各向同性材料（正交各向异性的一种特例）通过横向各向同性材料（正交各向异性的一种特例）通过5个独立的常数个独立的常数(EXX,EZZ,NUXY
12、,NUXZ,GXY)和和 DENS定义定义正交各向异性材料的定义与正交各向异性材料的定义与EDLCS命令所定义的坐标系编号有关命令所定义的坐标系编号有关:Preprocessor:Material Props Local CS Create Local CS各向异性各向异性:EDMP,ORTHO 和和 TB,ANEL各向异性材料通过各向异性材料通过21个相互独立的参数和个相互独立的参数和DENS定义定义使用局部坐标系使用局部坐标系(EDLCS)和数据表和数据表(TB,ANEL)March 7,2002Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explici
13、t Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual材料的定义材料的定义E.非线性弹性材料非线性弹性材料非线性弹性非线性弹性材料包括三种材料模型材料包括三种材料模型:Blatz-Ko模型模型:可压缩泡沫材料（例如聚氨酯橡胶）可压缩泡沫材料（例如聚氨酯橡胶）Mooney-Rivlin模型模型:不可压橡胶材料不可压橡胶材料粘弹性材料粘弹性材料:玻璃和类玻璃材料玻璃和类玻璃材料非线性弹性材料能够经受大的可恢复弹性变形。所有的非线性弹性材料能够经受大的可恢复弹性变形。所有的超弹超弹材料材料(Blatz-Ko 和和 Mooney-Rivlin)应变是可逆的，但
14、是应变是可逆的，但是粘弹性粘弹性材料粘性部分的应变是不可逆的，材料粘性部分的应变是不可逆的，弹性应变部分是可逆的。弹性应变部分是可逆的。Blatz-Ko 超弹模型超弹模型:Blatz-Ko 材料模型只用于压缩下的橡胶材料材料模型只用于压缩下的橡胶材料ANSYS/LS-DYNA自动设定泊松比自动设定泊松比(NUXY)为为 0.463，因此因此仅仅需要输入需要输入DENS和和GXY材料响应通过应变能密度函数材料响应通过应变能密度函数W定义定义,March 7,2002Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANS
15、YS/LS-DYNA 6.0Training Manual材料的定义材料的定义.非线性弹性材料非线性弹性材料Mooney-Rivlin 超弹材料超弹材料:TB,MOONEY,TBOPT用于定义不可压缩橡胶的材料响应用于定义不可压缩橡胶的材料响应与与ANSYS隐式双参数模型基本相同隐式双参数模型基本相同需要输入需要输入DENS,NUXY,和常数和常数C10 和和 C01为保证不可压缩性质为保证不可压缩性质,NUXY 必须在必须在 0.49和和0.50间间取值取值Mooney-Rivlin系数可以直接输入系数可以直接输入(TBOPT=0)或者通过或者通过LS-DYNA对测试数据的计对测试数据的计算
16、得到算得到(TBOPT=2)。对后一种情况，举例如下对后一种情况，举例如下:TB,MOONEY,1,2 !材料材料1的计算数据的计算数据 TBDATA,1,0.0,0.0 !C10 和和 C01 设为零设为零TBDATA,3,L0,w,t !样品的原始长度、宽度和厚度样品的原始长度、宽度和厚度TBDATA,6,LCID !长度变化与力载荷曲线数据长度变化与力载荷曲线数据 注注:如果如果L0,w和和t都等于都等于1.0,那么那么LCID=工程应力工程应力vs.应变应变材料响应通过应变能密度函数材料响应通过应变能密度函数W定义：定义：1,2 和和 3 是应变不变量，是应变不变量，K 是体积模量。是体积模量。March 7,2002Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual材料的定义材料的定义.非线性弹性材料非线性弹性材料粘弹性材料粘弹性材料:TB,EVISC这类材料具有这类材料具有弹性弹性（变形可恢复）部分和（变形可恢复）部分和粘性粘性（变形不
