邓肯-张模型的关键点是材料的弹性模量随大小主应力差及小主应力(围压)的变化而变化，用APDL实现之的基本思路是：给每个单元定义一个材料号，分级施加荷载，在每个荷载步结束时提取出各单元的大小主应力，据此计算出下个荷载步的弹性模量Et,修改各单元之MP，用于下一步计算。
以下是一个简单算例，copy出去可直接运行。
!!!常规三轴试验模拟
!!!by taomingxing,NWPU
!!!2003.7.16
FINISH
/CLEAR
/TITLE,Numerical Simulation of three axes testing of soils
/PREP7
*dim,SUy,array,50 !Settlement records
*dim,MaxPs,array,120 !Max history p1-p3
*dim,MaxDs,array,120 !Max history Ds
!*dim,EEt,array,50 !Et of elememt
!!!Duncan-Chang Model
!!!Symbols：c-粘滞力，Fai-内摩擦角，Sf-破坏强度(p1-p3)f，Ds-应力水平，Pa-大气压,P3-围压
*CREATE,Duncan-Chang !Creat Macro file
*afun,deg !Unit of angle
*set,Pa,1e5
*set,P1,-ArrS3(i) !注意：岩土工程中应力为拉负压正
*set,P3,-ArrS1(i)
*if,P3,LT,0.1*Pa,then
P3=0.1*Pa !围压最小取值
*endif
Sf=2*(c*cos(Fai)+P3*sin(Fai))/(1-sin(Fai)) !Mohr-Coulomb破坏强度(p1-p3)f Ds=(P1-P3)/Sf !应力水平，
*if,Ds,GT,0.95,then
Ds=0.95 !应力水平最大取值
*endif
!判断加卸荷，如果(P1-P3)小于历史最大值视为卸荷－再加荷过程
*if,MaxPs(i),LT,P1-P3,then
Ei=k*Pa*(P3/Pa)**n
Et=Ei*(1-Rf*Ds)**2 !加荷情况的切线模量
MaxPs(i)=P1-P3 !保存历史最大应力
*elseif,MaxPs(i),GE,P1-P3
Et=Kur*Pa*(P3/Pa)**n !卸荷模量
*endif
mp,ex,i,Et !修改单元i的Et
mp,nuxy,i,Mu
*END
!!!单元类型
et,1,42 !平面四节点单元
KEYOPT,1,3,2 !平面应变
!!!以下定义材料初始模量
mp,ex,1,3.728e7 !砂土的弹性模量mp,nuxy,1,0.33
mp,dens,1,1800
!!!建立几何模型
blc4,0,0,0.08,0.15 !8cm X 15cm /PNUM,AREA,1
/REPLOT
!!!网格划分
aesize,all,0.01
mat,1
amesh,all
!!!边界条件
nsel,s,loc,y,0
d,all,Uy !底边界竖向约束
nsel,s,loc,x,0
d,all,Ux !左侧边界水平向约束nsel,all
/replot
fini
/SOLU
time,0.01 !施加围压
sfl,all,pres,2e5 !200kPa
solve
!!!分级施加荷载，实现非线性计算
!!!荷载增量10kPa,共50级
*DO,ti,1,50
!!!取出计算结果，修改弹性模量
/POST1
*get,SUy(ti),node,29,u,y !Settlement record of time ti
ETABLE,EtabS1,S,1 !取各单元第一主应力
ETABLE,EtabS3,S,3 !取各单元第三主应力
*dim,ArrS1,array,120
*dim,ArrS3,array,120
*do,Num,1,120 !Num为单元编号
*get,ArrS1(Num),elem,Num,etab,EtabS1 !将单元结果存入数组
*get,ArrS3(Num),elem,Num,etab,EtabS3
*enddo
/PREP7
!^^修改砂土单元的Et,单元号1-120
c=0 $Fai=35 $Rf=0.7 $k=400 $n=0.6 $Mu=0.33 $Kur=326.7
*do,i,1,120 !各单元循环计算
*use,Duncan-Chang,c,Fai,Rf,k,n,Mu,Kur !调用Duncan-Chang宏文件
*enddo
!EEt(ti)=ET !保存第120单元之ET
/SOLU
time,ti
sfl,3,pres,2e5+1e4*ti !施加荷载，增量1e4 solve !对ti级荷载情况求解
*ENDDO
ANSYS树形结构的材料模型库(?第一级●第二级?第三级?第四级?第五级) ?Linear：材料的线性行为 ●Elastic：弹性性能参数 ?Isotropic：各向同性弹性性能参数 ?Orthtropic：正交各向异性弹性性能参数 ?Anisotropic：各向异性弹性性能参数 ?Nonlinear：材料的非线性行为 ●Elastic：非线性的弹性模型 ?Hyperelastic：超弹材料模型（包含多个模型） ?Curve Fitting：通过材料实验数据拟合获取材料模型 ?Mooney-Rivilin：Mooney-Rivilin模型（包含2 、3、 5 与9 参数模型） ?Ogden：Ogden模型（包含1～5 项参数模型与通用模型） ?Neo-Hookean：Neo-Hookean模型 ?Polynomial Form：Polynomial Form模型（包含1～5 项参数模型与通用模型）?Arruda-Boyce：Arruda-Boyce：模型 ?Gent：Gent模型 ?Yeoh：Yeoh模型 ?Blatz-Ko(Foam)：Blatz-Ko（泡沫）模型 ?Ogden(Foam) Ogden：（泡沫）模型 ?Mooney-Rivlin(TB,MOON)：Mooney-Rivlin(TB,MOON) 模型 ?Multilinear Elastic：多线性弹性模型 ●Inelastic：非线性的非弹性模型 ?Rate Independent：率不相关材料模型 ?Isotropic Hardening Plasticity：各向等向强化率不相关塑性模型 ?Mises Plasticity：各向等向强化的Mises 率不相关塑性模型 Bilinear：双线性模型 Multilinear：多线性模型 Nonlinear：非线性模型 ?Hill Plasticity：各向等向强化的Hill 率不相关塑性模型 Bilinear：双线性模型 Multilinear：多线性模型 Nonlinear：非线性模型 ?Generalized Anisotropic Hill Potenial：广义各向异性Hill 势能率不相关模型 ?Kinematic Hardening Plasticity：随动强化率不相关塑性模型 ?Mises Plasticity：随动强化的Mises率不相关塑性模型 Bilinear：双线性模型 Multilinear(Fixed table)：多线性模型 Nonlinear(General) ：非线性模型 Chaboche Chaboche：模型 ?Hill Plasticity：随动强化的Hill 率不相关塑性模型 Bilinea：双线性模型 Multilinear(Fixed table)：多线性模型 Nonlinear(General)：非线性模型 Chaboche Chaboche：模型
ANSYS与ADAMS进行联合柔性仿真 基本思路：在ANSYS进行.mnf文件输出，然后把输出的.mnf文件输入ADAMS，进行零件更换。然后在ADAMS 进行加载约束，仿真，查看结果。 软件:ANSYS10,ADAMS 2007 R3 具体步骤： 一ANSYS输出.mnf柔性文件 1.1 建立单元 单元1：solid45 或者其他3D单元 单元2：MASS21,此单元只用于连接点单元 设置弹性模量，泊松比，密度3个参数 1.2导入模型（.x_t）或者建立模型 完成后，创建连接点，ANSYS要求必须是2或者2个以上的连接点
创建连接点：如下图，在下面2个圆柱孔的中心，注意是圆柱体的中心，不是某个面得中心，创建2个keypoints。具体方法，看个人而定。 1.3 划分单元 对体用3D单元划分，我选用meshtool方法
接下来设置real constants，这个参数设置，一定要到等到3D网格划分完后再设置 对MASS21 进行设置。
Real constant Set No. 要大于2，下面的值要非常小。 然后对连接点，即keypoints进行单元划分：先设置keypoints 属性，如下 然后划分单元，用meshtool, 对keypoints划分单元，结果如下如下图
1.4建立刚性区域 刚性区域都是节点=连接节点+刚柔接触的面上所有节点 在ANSYS里面，这一步，连接点为主节点，刚柔接触面上的所有节点为从节点首先得按如下2个图片进行主节点和从节点节点组合。（或者用循环语句也行）
1.4.1建立主节点component 选择1个主节点，即连接节点。 接下来
塑性力学读书报告 邓肯-张模型研究认识 学院：建设工程 姓名：王吉亮 学号：2006631011 专业：地质工程
教师：金英玉
邓肯-张模型研究认识 王吉亮（83分） 摘 要:从邓肯-张模型的本源开始，分析研究了邓肯-张模型与E-B 模型的建立过程和模型中参数如何确定的问题，结合对该模型的认识，提出该模型具有的缺点与不足。 关键词:邓肯-张模型；E-B 模型；参数确定 CONGNITION ON THE STUDY OF DUNCAN-CHANG MODEL Wang Jiliang Abstract: rom the parent of Duncan-Chang model, studing the establish procedure of Duncan-Chang model and E-B model, introducing the problem of how to define the indexes in the model. Associate the congnition on this model, present the shortcomings. Keywords: Duncan-Chang model; E-B model; indexes define 1 引言 邓肯－张模型是一个非线性本构模型，既然是一个本构模型，可想而之他反应的是应力与应变之间的关系。说它是非线性的，那么反映应力应变关系的模量就不是一个常数Ｅ那么简单。在介绍该模型之前，先要介绍一个概念，就是反映非线性关系的增量广义胡克定律： 1123()t t t v d d d d E E σεσσ= -+ （1） 1963年，康纳（Kondner ）根据大量土的三 轴试验的应力应变关系曲线，提出可以用双曲线拟合出一般土的三轴试验13()~a σσε-曲线，即： 13a a a b εσσε-= + （2） 其中，a 、b 为试验常数。对于常规三轴压缩试验，1a εε=。邓肯等人根据这一双曲线应力应变关系提出了一种目前被广泛的增量弹性模型， 一般被称为邓肯－张（Duncan-Chang ）模型。 在常规三轴压缩试验中，13a a a b εσσε-=+可以写成： 1113 a b εεσσ=+- （3） 将常规三轴压缩试验的结果按 11 13 ~εεσσ-的关系进行整理，则二者近似成线性关系(见图1)。其中，a 为直线的截距；b 为直线的斜率。 在常规三轴压缩试验中，由于 230d d σσ==，所以切线模量为 ε1/(σ1 -σ3 ) -σ3 )ult 图1 1113 ~εεσσ-线性关系图 132 11()() t d a E d a b σσεε-= =+ （4） 在试验的起始点，10ε=，t i E E =，则： 1 i E a = ，这表明a 表示的是在这个试验中的起始变形模量E i 的倒数。如果1ε→∞，则： 131 ()ult b σσ-= （5）
Sketchup建模及导入3D的方法及选项设置 用su建模，一是推敲方案，二是在方案推敲完成导入3D后进入后期的渲染，出效果图。 SU建模注意：为了加快建模速度必须设定自己的一套快捷键，在建模的过程中必须每个体量编辑组件，以便以后的修改。为了能导入3D中进行渲染，Sketchup的模型必须面是统一 的，系统默认白色的是正面，蓝色的是反面，就必须把正面朝外反面朝里，要不然在3d里面反面是显示不出来。 第一，第二就是Sketchup 一定是专业版，只有它才能导出3ds格式和dwg格式。 第二，在Sketchup中把材质都赋好，记得一点是不要用Sketchup默认的材质，要新建材质赋你有的jpg格式贴图，这样在3d里面才能继续调整贴图，Sketchup默认的贴 图在3d里可是不认。 第三，就是导出了，在Sketchup里面：文件，导出，3d模型，第一个下拉菜单选所有图层，然后中间的全部都不要选择，最后一个把单位改成毫米就可以了。第一个不动直接确定，第二个点否，现在导进来了，打灯光，打摄像机，调Vary选项。 第四，在Sketchup中赋好的材质，先把模型选中然后在编辑菜单中选Poly Select （可编辑网格选择），下面有几个选项选倒数第二个Polygon，然后在Select By Material ID里面输入相应的材质ID，被选中的材质就会变成红色，这样就可以进行材质的调 整了。 第五，SU导出3DS格式说明：1、Sin gel Object勾选此选项时，整个场景将合并成一个物体被输出，在SketchUP中建立的群组和组件将不能被单独进行操作，在场景中线面数很大的情况 下有可能不能完成输出；（这视情况而定） 2、Objects By Geometry 此选项将以群组和组件为单位输出物体，SketchUP 最表面一层的群组和组件被保留为单独的物体，可以在max中进行单独灵活的各种 编辑，推荐使用。缺点是每一个群组和组件都会输出一个自身的多重子材质 3、Output Texture Maps 如果不勾选，输出材质中将不包含贴图信息；贴图 文件路径需要在max里添加，建议将所有贴图复制到max模型文件所在工作目录， 这样就不会出现找不到贴图的错误信息 4、Output 2-Sides 输出双面：一般情况下不需要，会额外增加模型量；但是 在SketchUP建模阶段必须保证面法线正反的正确性，否则反面在max里无法显示， 产生丢面现象。Materiar和Geometry分别以材质和物体产生双面。 5、Output Standalong Edges 输出边线，对于max 不必要。 6、Use “Color By Layer ” Mater用I层的颜色作为材质输出，是以层颜色进行管 理的材质，需要在建模起始阶段就规划好的材质管理方式，物体（或面）将以所在的层的颜色为自身的材质。因为SketchUP里组件和层是参插的，在组件具有复合 材质时好像不易管理。 7、Gen erate Cameras 产生相机，基本上每一个页面会产生一个相机，这个不用勾 选。
B.2.1. Isotropic Elastic Example: High Carbon Steel MP,ex,1,210e9 ! Pa MP,nuxy,1,.29 ! No units MP,dens,1,7850 ! kg/m3
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,2,445e6 ! Tangent modulus (Pa)
B.2.10. 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)
B.2.11. Plastic Kinematic Example: 1018 Steel MP,ex,1,200e9 ! Pa MP,nuxy,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
三维模型导入ADAMS仿真的实用方法摘要：此文内容主要来源于 宋博士的博客（https://www.doczj.com/doc/9716273203.html,/doctorsongshaoyun）。 本文所提供的方法是现有ADAMS书籍上未曾提供的内容，是解决大家建模感觉繁琐的非常实用的方法。 下面谈谈我的一些经验：尽管ADAMS软件中提供了几何建模的工具，但相比现在成熟的三维专业设计CAD软件而言其功能非常薄弱。ADAMS/View提供的建模工具功能非常的原始，即使对于简单的几何模型，用户想直接在ADAMS/View中建立也需要非常熟练地掌握移动和旋转工作栅格才能实现，而对于复杂的机械装配模型，ADAMS/View基本无能为力，因此目前通常的做法是先用成熟三维设计软件(如CATIA,UG,Pro/E,Solidwork等)精确建立机械系统实体零件模型和虚拟装配模型，之后通过数据交换的方式（我一般使用parasolid格式）将模型导入到ADAMS软件中，根据实际情况抽象出相应的运动副添加适当的约束、驱动和负载等（此处在正确位置建立合适的Maker点很关键，对于不规则实体有时软件自动建立的cm点并非在仿真需要的地方，运动副位置设置错了容易导致仿真失败）建立起机械系统的虚拟样机，来模拟实际工况和真实运动情况。此外机械系统方面的仿真建议大家使用Adams/Machinery这个插件，可以极大的提高仿真效率。 欢迎访问我的新浪博客（https://www.doczj.com/doc/9716273203.html,/u/1774643737）。 基于SOLIDWORKS-ADAMS的机构动力学仿真对一个实际的机构做动力学仿真，是我们在机械设计实践中经常会遇到的的问题。一般我们会首先用某款三维软件（如SOLIDWORKS,SOLIDEDGE,PRO/E,UG,CATIA等）对所有零件进行建模，然后把零件组装成为装配体，接着把模型导入到机构动力学软件如ADAMS中进行动力学中仿真。 然而，从三维软件的装配模型导入到ADAMS中时，由于装配体中的零件很多，如果直接导入，会在ADAMS中出现许多零件，而其中许多零件之间并不存在相对运动，为了在ADAMS 中进行正确的仿真，就需要首先对没有相对运动的一系列零件之间建立固定副。对于简单的
ansys 实体建模详细介绍3--体 用于描述三维实体，仅当需要体单元的时候才需要定义体。生成体时自动生成低级别的对象，如点、线、面等。 Main menu / preprocessor / modeling / create / volumes 展开体对象创建菜单 1.1 Arbitrary ：定义任意形状 a) Through kps ：通过关键点定义体 b) By areas ：通过边界面生成体 1.2 Block ：定义长方体 a) By 2 corners & Z ：通过一角点和长、宽、高来确定长方体。 b) By center，corner,Z：用外接圆在工作平面定义长方体的底，用Z方向的坐标定义长方体的厚度。 c) By dimensions ：通过指定长方体对角线两端点的坐标来定义长方体。 1.3 Cylinder ：定义圆柱体 a）solid cylinder ：圆柱体，通过圆柱底面的圆心和半径，以及圆柱的长度定义圆柱 b）hollow cylinder（空心圆柱体）：通过空心圆柱体底面圆心和内外半径，以及长度定义空心圆柱 c）partial cylinder（部分圆柱）：通过空心圆柱底面圆心和内外半径，以及圆柱开始和结束角度，长度来定义任意弧长空心圆柱。 d）by end pts&Z ：通过圆柱体底面直径两端的坐标和圆柱长度来定义圆柱 e）By dimensions：通过圆柱内外半径、圆柱两底面Z坐标、起始和结束角度来定义圆柱。 1.4 Prism ：棱柱体 a) Triangular：通过定义正三棱柱底面外接圆圆心与棱柱高度来定义正三棱柱 b) Square、pentagonal、hexagonal、septagonal、octagonal分别为正四棱柱、五棱柱、六棱柱、七棱柱、八棱柱。其体操作与正三棱柱生产方法类似。 c) By inscribed rad：通过正棱柱底面内切圆和棱柱高来定义正棱柱。 d) By circumscr rad：通过正棱柱底面外接圆和棱柱高来定义正棱柱。 e) By side length：通过正棱柱底面边长、边数、棱柱高来定义正棱柱。 f) By vertices ：通过棱柱底面多边形定点和棱柱高来定义不规则的棱柱。 1.5 Sphere ：球体 a) Solid sphere(实心球体)：通过球心和半径来定义实心球体。 b) Hollow sphere（空心球体）：通过球心和内外球半径来定义空心球体。 c) By end points：通过球直径定义球体。 d) By dimensions：通过球的尺寸定义球体。 1.6 Cone ：圆锥体 a) By picking：通过在工作平面上定位圆锥体底部圆的圆心和半径以及圆锥体的高来定义圆锥体。 b) By dimensions：通过圆锥体尺寸定义圆锥体 1.7 Torus ：圆环体
5.370569 应力差(б1-б3/100kPa轴向变形ε1 体应变εv ε3ε1/(б1-б3 0.5080.002250.00074-0.0007554.42913E-051.0020.004490.0013- 0.0015954.48104E-051.4630.006740.00176-0.002494.60697E-051.8490.008980.00223-0.0033754.85668E-052.1490.011230.00223-0.00455.22569E-052.3310.013480.00214-0.005675.78293E-052.4770.015720.00176-0.006986.34639E-052.5870.017970.00158-0.0081956.94627E-052.6650.020210.00111-0.009557.58349E-052.730.022460.00056-0.010958.22711E-052.7770.024710.00009-0.012318.89809E-052.8120.026950.00003-0.013469.58393E-052.8450.03032-0.00012-0.015220.0001065732.8780.03369-0.00195-0.017820.000117062.8890.03706-0.00288-0.019970.000128282.8940.04043-0.00381-0.022120.0001397032.8890.04492-0.00474-0.024830.0001554862.8790.04941-0.00567-0.027540.0001716222.8690.0539-0.0065-0.03020.000187872.8530.05839-0.00752- 0.0329550.0002046622.8360.06289-0.00827-0.035580.0002217562.809 0.06738 -0.00891 -0.038145 0.000239872 应力差(б1-б3/100kPa轴向变形ε1 体应变εv ε3ε1/(б1-б3 0.9090.001250.00075-0.000250.1375137512.2860.00350.00151- 0.0009950.1531058623.5330.005750.00236-0.0016950.1627512034.3410.0080.00302-
3DMAX模型导入到Unity3D的步骤 1、打开3DMAX，自定义-》单位设置，将系统单位和显示单位都设置为“厘米” 2、建立一个Polygon管状体，参数如下：内径20CM，外径30CM，高30CM 注：保证其坐标原点在0,0,0 3、选中模型右击鼠标转换为可编辑多边形。 多模型进行一些挤出操作。 4、开始导出模型。保持模型选中状态，点击左上角3DMAX图标菜单， 导出-》导出选定对象。导出格式为.FBX，名称必须为英文字母类， 跳出的选项框默认直接确定即可。 例如导出的名称为 5、接下来打开Unity3D，新建立一个项目。 因为是测试项目所以可不导入Unity提供的资源包 6、将之前在3DMAX里导出的模型复制到Unity项目所在文件夹中的Assets文件夹下。 Unity会自动刷新出资源并自动创建一个Materials材质文件夹。如下图示： 7、单击Tube资源，在旁边的Inspector视图中可以看到：Scale Factor的值 表示的比例
8、鼠标拖动Tube到场景中，保持选择状态，摁键盘“F”键，物体自动放大到场景最大 点。3DMAX模型导入到Unity3D的步骤完成。 9、在3DMAX里新建立一个圆柱，系统单位和显示单位仍为CM厘米，圆柱参数如下： 半径100cm,高100cm,模型中心在坐标原点，转换为可编辑多边形， 保存命名为。将复制到Unity项目的Assets文件夹下 10、拖动yuanzhu到主场景。接着在Unity里建立一个圆柱体 Unity里默认是直径1M，高1M的圆柱。我们之前在3DMAX里建立的圆柱半径100cm，导入到Unity后即直径是200cm了。 将Unity里建立的圆柱，Scale参数中的X和Z放大2倍，这个圆柱的半径才是100cm(直径200cm) 然后将从3DMAX里导入的圆柱与Unity里建立的圆柱比较：半径是一样大小的。 说明在3DMAX里建立对应到Unity的模型，系统单位和显示单位设置为“CM”最好。
ANSYS-ADAMS介绍及数据接口 ANSYS软件是当今最著名的有限元分析程序,其强大的分析功能已为全球工业界所广泛接受，成为拥有最大用户群的CAE软件供应商。其特点如：多场及多场耦合分析、多物理场优化、统一数据库及并行计算等等都代表着CAE软件的发展潮流。 ADAMS软件是目前最具权威的机械系统动力学仿真软件，通过在计算机上创建虚拟样机来模拟复杂机械系统的整个运动过程，从而达到改进设计质量、节约成本、节省时间的目的。 通过ANSYS软件与ADAMS软件之间的双向接口，可以很方便的考虑柔性体部件对机械系统运动的影响，并得到基于精确动力学仿真结果的应力应变分析结果，提高分析精度。 接口背景 ADAMS/Flex软件允许在ADAMS模型中根据模态频率数据创建柔性体部件，柔性体部件可能会对机械系统的运动产生重大的影响，在ADAMS模型中考虑柔性体部件的影响会极大地提高仿真精度,而ANSYS程序则提供了一种方便的创建柔性体部件的方法. ANSYS程序在生成柔性体部件的有限元模型之后,利用adams.mac宏命令可以很方便地输出ADAMS软件所需要的模态中性文件jobname.mnf, 此文件包含了ADAMS中柔性体的所有信息, 在ADAMS软件中直接读入此文件即可看到柔性体部件的模型. 指定好柔性体与其它部件的连结方式,并给系统施加必要的外载后即可进行系统的动力学仿真. 何时使用ANSYS-ADAMS接口 在机械系统中,柔性体将会对整个系统的运动产生重要影响,在进行运动学分析时如果不考虑柔性体的影响将会造成很大的误差,同样整个系统的运动情况也反过来决定了每个构件的受力状况和运动状态,从而决定了构件内部的应力应变分布.因此如果要精确地模拟整个系统的运动,考虑柔性体部件对系统运动的影响,或者想基于精确的动力学仿真结果, 对运动系统中的柔性体进行应力应变分析则需要用到ANSYS与ADAMS两个软件. 分析步骤 利用ANSYS与ADAMS接口,对运动系统中的柔性体部件进行应力应变分析的完整步骤如下： 在ANSYS软件中建立柔性体部件的有限元模型并利用adams.mac宏文件生成
邓肯－张模型是一个非线性本构模型，既然是一个本构模型，可想而之他反应的是应力与应变之间的关系。说它是非线性的，那么反映应力应变关系的模量就不是一个常数Ｅ那么简单。在介绍该模型之前，先要介绍一个概念，就是反映非线性关系的增量广义胡克定律： 1123()t t t v d d d d E E σεσσ= -+ （1） 1963年，康纳（Kondner ）根据大量土的三 轴试验的应力应变关系曲线，提出可以用双曲线拟合出一般土的三轴试验13()~a σσε-曲线，即： 13a a a b εσσε-= + （2） 其中，a 、b 为试验常数。对于常规三轴压缩试验，1a εε=。邓肯等人根据这一双曲线应力应变关系提出了一种目前被广泛的增量弹性模型，一般被称为邓肯－张（Duncan-Chang ）模型。 在常规三轴压缩试验中，13a a a b εσσε-=+可以写成： 1113 a b εεσσ=+- （3） 将常规三轴压缩试验的结果按 11 13 ~εεσσ-的关系进行整理，则二者近似成线性关系(见图 1)。其中，a 为直线的截距；b 为直线的斜率。 在常规三轴压缩试验中，由于 230d d σσ==，所以切线模量为 ε1 /(σ1 -σ3 ) 1 b=1/(σ1 -σ3 )ult a =1/E i 图1 1113 ~εεσσ-线性关系图 132 11()() t d a E d a b σσεε-= =+ （4） 在试验的起始点，10ε=，t i E E =，则： 1i E a = ，这表明a 表示的是在这个试验中的起始变形模量E i 的倒数。如果1ε→∞，则： 131 ()ult b σσ-= （5） 由此可以看出b 代表的是双曲线的渐近线所对应的极限偏差应力13()ult σσ-的倒数。 在土的试样中，如果应力应变曲线近似于双曲线关系，则往往是根据一定的应变值（如 115%ε=）来确定土的强度13()f σσ-，而不可 能在试验中使1ε无限大，求取13()ult σσ-；对于有峰值点的情况，取1313()()f σσσσ-=-峰， 这样1313()()f σσσσ--ult <。定义破坏比R f 为： 1313()()f f R σσσσ-=-ult （6） 而 13131 ()()f f R b σσσσ== --ult （7） 将上式与1 i E a = 代入 132 11()() t d a E d a b σσεε-==+ （8） 得到：
ADAMS与ANSYS的双向数据交换ADAMS软件是著名的机械系统动力学仿真分析软件，分析对象主要是多刚体。但与ANSYS软件结合使用可以考虑零部件的弹性特性。反之，ADAMS的分析结果可为ANSYS分析提供人工难以确定的边界条件。 ANSYS进行模态分析的同时，可生成ADAMS使用的柔性体模态中性文件(即.mnf文件)。然后利用ADAMS中的ADAMS/Flex模块将此文件调入ADAMS 以生成模型中的柔性体，利用模态叠加法计算其在动力学仿真过程中的变形及连接节点上的受力情况。这样在机械系统的动力学模型中就可以考虑零部件的弹性特性，提高系统仿真的精度。 反之，ADAMS进行动力学分析时可生成ANSYS软件使用的载荷文件（即.lod 文件），利用此文件可向ANSYS软件输出动力学仿真后的载荷谱和位移谱信息。ANSYS可直接调用此文件生成有限元分析中力的边界条件，以进行应力、应变以及疲劳寿命的评估分析和研究，这样可得到基于精确动力学仿真结果的应力应变分析结果，提高计算精度。 在ANSYS中生成mmf文件的方法： ANSYS软件是当今最著名的有限元分析程序，其强大的分析功能已为全球工业界所广泛接受，成为拥有最大用户群的CAE软件供应商。其特点如：多场及多场耦合分析、多物理场优化、统一数据库及并行计算等等都代表着CAE软件的发展潮流。 ADAMS软件是目前最具权威的机械系统动力学仿真软件，通过在计算机上创建虚拟样机来模拟复杂机械系统的整个运动过程，从而达到改进设计质量、节约成本、节省时间的目的。 通过ANSYS软件与ADAMS软件之间的双向接口，可以很方便的考虑柔性体部件对机械系统运动的影响，并得到基于精确动力学仿真结果的应力应变分析结果，提高分析精度。 接口背景 ADAMS/Flex软件允许在ADAMS模型中根据模态频率数据创建柔性体部件，柔
混凝土 $ *MAT_ELASTIC_PLASTIC_HYDRO $1,2.3,0.13,3.2E-4,,-5.E-5,1. $,,3 2,2.4,0.126,2.5E-4,,-5.E-5,0.4 ,,3. *EOS_GRUNEISEN 2,0.2500,1.0,0.,0.,1.9,0.0 0.,1. $ $国际单位 *MAT_ELASTIC_PLASTIC_HYDRO_SPALL $1,2.3,0.13,3.2E-4,,-5.E-5,1. $,,3 2,2.4E+03,0.126E+11,2.5E+7,,-5.E+6,0.4E+11 ,,3. *EOS_GRUNEISEN 2,0.2500E+4,1.0,0.,0.,1.9,0.0 0.,1. $ 混凝土参数 密度 2.4g/cm剪切模量 12.6Cpa屈服应力 25Mpa抗拉强度 5Mpa失效应变 0.4 GRUNEISEN状态方程参数 C=2500m/s S1=1.0 S2=0 S3=0 ω=1.9 A=0 E0=0 V0=1 sdyyds混凝土随动硬化模型 *mat_plastic_kinematic 3 2100 3.00e+10 0.18 2.0e+07 0 0 0.002 *mat_plastic_kinematic 2 2600 4.75e+10 0.18 6.0e+07 4.75e+09 0 99.3 1.94 0.004
取自龚自明防护工程混凝土靶体尺寸及边界约束对侵彻深度影响的数值模拟*MAT_JOHNSON_HOLMQUIST_CONCRETE 4,2.4,0.123,0.79,1.60,0.007,0.61,2.4E-4 2.7e-5,1.0e-6,0.01,7.0,8.0e-5,5.6e-4,1.05e-2,0.1 0.04,1.0,0.174,0.388,0.298 取自龚自明防护工程 BLU-109B侵彻厚混凝土靶体的计算与分析 *MAT_JOHNSON_HOLMQUIST_CONCRETE 4,2.4,0.132,0.79,1.60,0.007,0.61,3.22E-4 3.15e-5,1.0e-6,0.01,7.0,1.08e-4,7.18e-4,1.05e-2,0.1 0.04,1.0,0.174,0.388,0.298 取自蔡清裕国防科技大学学报模拟刚性动能弹丸侵彻混凝土的FE-SPH方法*MAT_JOHNSON_HOLMQUIST_CONCRETE mid RO G A B C N FC 1, 2.2,0.164,0.75,1.65,0.007,0.61,4.4e-4 T EPS0 EFMIN SFMAX PC UC PL UL 2.4e-5,1.0e-6,0.01,11.7,1.36e-4,5.8e-4,1.05e-2,0.1 D1 D2 K1 K2 K3 FS 0.03,1.0,0.174,0.388,0.298 取自凤国爆炸与冲击《大应变。高应变率及高压下混凝土的计算模型〉 *MAT_JOHNSON_HOLMQUIST_CONCRETE 2,2.44,0.1486,0.79,1.60,0.007,0.61,4.8E-4 4.0e-5,1.0e-6,0.01,7.0,1.6E-4,0.001,8.0E-3,0.1 0.04,1.0,0.85,-1.71,2.08 取自宋顺成爆炸与冲击弹丸侵彻混凝土的SPH算法 *MAT_JOHNSON_HOLMQUIST_CONCRETE 1，2.4，0.1486，0.79，1.60，0.007，0.61，1.4e-4 4.0e-5，1.0e-6，0.01，7.0，1.6e-4，0.001，8.0E-3，0.1 0.04，1.0，0.174，0.388，0.298 *Mat_johnson_holmquist_concrete
邓肯张模型FORTRAN子程序源代码 SUBROUTINE UMA T(STRESS,STA TEV,DDSDDE,SSE,SPD,SCD, 1 RPL,DDSDDT,DRPLDE,DRPLDT,STRAN,DSTRAN, 2 TIME,DTIME,TEMP,DTEMP,PREDEF,DPRED,MA TERL,NDI,NSHR,NTENS, 3 NSTA TV,PROPS,NPROPS,COORDS,DROT,PNEWDT,CELENT, 4 DFGRD0,DFGRD1,NOEL,NPT,KSLAY,KSPT,KSTEP,KINC) C INCLUDE 'ABA_PARAM.INC' C CHARACTER*80 MA TERL DIMENSION STRESS(NTENS),STA TEV(NSTA TV), 1 DDSDDE(NTENS,NTENS),DDSDDT(NTENS),DRPLDE(NTENS), 2 STRAN(NTENS),DSTRAN(NTENS),TIME(2),PREDEF(1),DPRED(1), 3 PROPS(NPROPS),COORDS(3),DROT(3,3), 4 DFGRD0(3,3),DFGRD1(3,3) C DIMENSION PS(3),DSTRESS(NTENS),TDSTRESS(NTENS),TSTRESS(NTENS) PARAMETER (ONE=1.0D0,TWO=2.0D0,THREE=3.0D0,SIX=6.0D0) K=PROPS(1) N=PROPS(2) RF=PROPS(3) C=PROPS(4) FAI=PROPS(5)/180.0*3.1415926 G=PROPS(6) D=PROPS(7) F=PROPS(8) KUR=PROPS(9) PA=PROPS(10) DFAI=PROPS(11)/180.0*3.1415926 S1S3O=STA TEV(1) S3O=STA TEV(2) SSS=STA TEV(3) CALL GETPS(STRESS,PS,NTENS) FAI=FAI-DFAI*LOG10(S3O/PA) CALL GETEMOD(PS,K,N,RF,C,FAI,ENU,PA,KUR,EMOD,S,S3O,G,D,F 1 ,SSS,S1S3O) EBULK3=EMOD/(ONE-TWO*ENU) EG2=EMOD/(ONE+ENU) EG=EG2/TWO EG3=THREE*EG ELAM=(EBULK3-EG2)/THREE CALL GETDDSDDE(DDSDDE,NTENS,NDI,ELAM,EG2,EG)
ANSYS 结构分析材料模型 1 材料模型的分类 a. ANSYS 结构分析材料属性： 线性(Linear)、非线性(Nolinear)、密度(Density)、热膨胀(Thermal Expansion)、阻尼(Damping)、摩擦系数( Friction Coefficient)、特殊材料(Specialized Materials) 等七种，可通过材料属性菜单分别定义。 b. 材料模型： 线性、非线性及特殊材料三类，每类材料中又可分为多种材料类型，而每种材料类型则有不同的属性。 2 材料模型的定义及特点 材料模型及其属性均可通过GUI 方式输入。线弹性材料可通过MP 命
令输入，而非线性及特殊材料则通过TB 命令定义，其属性则通过TBDATA 表输入。 表中前几项是常用的塑性材料模型，其后部分的材料模型有专用材料模型和可与前几项组合使用的材料模型。 表中屈服准则列中的Mises/Hill，指针对不同的单元分别采用Mises 屈服准则或Hill屈服准则，凡是可以考虑塑性的所有单元均可采用二者。 常用的单元 杆单元：LINK8、LINK10、LINK180 梁单元：BEAM3、BEAM4、BEAM188、BEAM189 管单元：PIPE16、PIPE20 2D 实体单元：PLANE82、PLANE183 3D 实体单元：SOLID65、SOLID92/95、SOLID191 壳单元：SHELL63、SHELL93、SHELL181 弹簧单元：COMBIN14、COMBIN39 质量单元：MASS21 矩阵单元：MATRIX27 表面效应单元：SURF154
通过有限元方法得到MNF(MdoalNueartlFiel)模态中性文件向 ADAMs/Flex传递模型数据"它包含的信息主要有:柔性体的几何参数,包括各节点的位置坐标与连通性;节点的质量与转动惯量；各阶模态;模态广义质量和广义刚度" MNF是不可读的压缩二进制文件,具有平台无关性,可以在各种软硬件系统之间交换"模态中性文件输入多体动力学软件ADAMS以后,其原点放在惯性坐标系的原点上,并且与模型中其他零件没有任何联系,可以通过运动副约束或柔性连接将其连接起来"。 但是在使用中还有一些问题需要注意: 1.对于移动副或平面内运动虚约束这样的约束不能直接加在柔性体上,需要通过一个无质量联接物体(哑物体)将零件连接起来,然后将约束施加在这个无质量联接物体上; 2.能够施加运动的运动副,如果有运动激励,不能施加在柔性体上; 3.柔性联接不能施加在柔性体上,需要无质量联接物体来间接施加在柔性体上。 中性文件的制作 在机械系统中，柔性体将会对整个系统的运动产生重要影响，在进行运动学分析时如果不考虑柔性体的影响将会造成很大的误差，同样整个系统的运动情况也反过来决定了每个构件的受力状况和运动状态，从而决定了构件内部的应力应变分布，因此如果要精确地模拟整个系统的运动，考虑柔性体部件对系统运动的影响或者想基于精确的动力学仿真结果，对运动系统中的柔性体进行应力应变分析则需要用到ANSYS与ADAMS两个软件。 ADAMS/Flex软件允许在ADAMS模型中根据模态频率数据创建柔性体部件，柔性体部件可能会对机械系统的运动产生重大的影响，在ADAMS模型中考虑柔性体部件的影响会极大地提高仿真精度,而ANSYS程序则提供了一种方便的创建柔性体部件的方法。
3D模型导入 一．把3D导入PreScan中有步骤： 1.从sketchup软件中导出目标模型文件 1）打开sketchup，右击“文件”——“3D模型库” ——“获取模型”，然后再弹出的模型库页面中 搜索目标模型； 2）选择目标文件并点击下载（保存为.dae格式，只有这个文件prescan才能识别）。 2.把下载下来的目标模型文件添加到prescan用户元素 库中 1）右击prescan上的“Tools”——“User Library Elments Wizard”； 2）弹出的菜单最上面是选择存放路径，下面的选项按钮点击“classic ULE”，然后点击“Add folder” 并对新生成的文件命名； 3）点击新生成的文件来激活对话框右边的“New Element”按钮并点击； 4）在弹出的对话框的第一页给文件命名以及选择元素类型并点击“next”； 5）在弹出的对话框的第二页给添加的心元素命名以及必要的描述并点击“next”； 6）在弹出的对话框的第三页选择第一步骤下载下
来的目标模型文件并点击“next”； 7）第四页是对目标模型进行尺寸设置，一般从sketchup中下载文件都已设置好，可以直接点 击“next”； 8）下面只要顺着点击“next”即可，最后点击“User Library Elments Wizard”对话框上的“refersh and close”就能在prescan的UL Elements中直接拖 拉该模型放置场景中。 注意：1）在3D模型库中下载的文件需有 textures.txt文件，不然导入的在3D viewer中看 到的模型将是一片漆黑。
A N S Y S材料模型
第七章材料模型 ANSYS/LS-DYNA包括40多种材料模型，它们可以表示广泛的材料特性，可用材料如下所示。本章后面将详细叙述材料模型和使用步骤。对于每种材料模型的详细信息，请参看Appendix B,Material Model Examples或《LS/DYNA Theoretical Manual》的第十六章（括号内将列出与每种模型相对应的LS-DYNA材料号）。 线弹性模型 ·各向同性（#1） ·正交各向异性（#2） ·各向异性（#2） ·弹性流体（#1） 非线弹性模型 ·Blatz-ko Rubber(#7) ·Mooney-Rivlin Rubber(#27) ·粘弹性（#6） 非线性无弹性模型 ·双线性各向同性（#3） ·与温度有关的双线性各向同性（#4） ·横向各向异性弹塑性（#37） ·横向各向异性FLD（#39） ·随动双线性（#3） ·随动塑性（#3） ·3参数Barlat（#36） ·Barlat各向异性塑性（#33）
·与应变率相关的幂函数塑性（#64） ·应变率相关塑性（#19） ·复合材料破坏（#22） ·混凝土破坏（#72） ·分段线性塑性（#24） ·幂函数塑性（#18） 压力相关塑性模型 ·弹-塑性流体动力学（#10） ·地质帽盖材料模型(#25) 泡沫模型 ·闭合多孔泡沫(#53) ·粘性泡沫(#62) ·低密度泡沫(#57) ·可压缩泡沫(#63) ·Honeycomb(#26) 需要状态方程的模型 ·Bamman塑性（#51）·Johnson-Cook塑性（#15）·空材料（#9） ·Zerilli-Armstrong(#65) ·Steinberg(#11) 离散单元模型 ·线弹性弹簧
Ansys和ADAMS柔性体转化问题的详细步骤 1.进行单元类型定义，实体可选solid 45,质量单元选择mass21； 2.编辑mass21质量单元preprocessor－>real constant->add/edit/delete 在对话框中填写属性，一般要很小的数值，如1e-5等； 3.设置材料特性，要求有弹性模量（一般为2e11），泊松比（一般为0.3），密 度（如钢为7850）这些参数； 4.建立几何模型，使用solid 45进行划分网格， 5.建立keypoints，此处注意，创建的keypoints的编号不能与模型单元的节点 号重合，否则会引起原来的模型变形； 6.选择mass21单元对5中建立的keypoints进行网格划分，建立起interface nodes，在导入adams后这些interface nodes会自动生成mark点，通过这些点和其他刚体或柔体建立连接；
7.建立刚性区域（在ADAMS作为和外界连接的不变形区域，必不可少的）， preprocessor－>coupling/ceqn->rigid region,选择interface nodes附近的区域的nodes与其相连，由于连接点的数目必须大于或等于2，所以刚性区域至少两个；先选择interface node，单击Apply，再选周围的nodes。
8.执行solution->ADAMS connection->Export to ADAMS命令，要选择的 节点为7中建立刚性区域的节点（仅仅是interface nodes），输出单位就选SI就行；即可生成*.mnf文件。