ansys材料模型
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1.强化应力达到屈服点后,继续加载(如果切线弹模大于0),有塑形变形,应力升高,然后卸载,这时是弹性的,再加载还是弹性的,直到应力得到卸载时的应力值才开始新的屈服。
这种屈服点升高的现象称为强化。
强化机理:塑性变形对应于微观上的位错运动。
在塑性变形过程中不断产生新的位错,位错的相互作用提高了位错运动的阻力。
这在宏观上表现为材料的强化,在塑性力学中则表现为屈服面的变化。
各种材料的强化规律须通过材料实验资料去认识。
利用强化规律得到的加载面(即强化后的屈服面)可用来导出具体材料的本构方程。
强化规律比较复杂,一般用简化的模型近似表示。
目前广泛采用的强化模型是等向强化模型和随动强化模型。
2.等向强化如果材料在一个方向屈服强度提高(强化)在其它方向的屈服强度也同时提高,这样的材料叫等向强化材料。
等向强化模型假设,在塑性变形过程中,加载面作均匀扩大,即加载面仅决定于一个强化参量q。
如果初始屈服面是f*(σij)=0,则等向强化的加载面可表为:f(σij)=f*(σij)-C(q)=0,式中σij为应力分量;C(q)是强化参量q的函数。
通常q可取为塑性功或等效塑性应变式中dε为塑性应变ε的增量;式中重复下标表示约定求和。
3.随动强化如果材料在应该方向的屈服点提高,其它方向的屈服应力相应下降,比如拉伸的屈服强度提高多少,反向的压缩屈服强度就减少多少,这样的材料叫随动强化材料。
随动强化模型假设,在塑性变形过程中,加载面的大小和形状不变,仅整体地在应力空间中作平动。
以αij代表加载面移动矢量的分量,则加载面可表为:f(σij)=f*(σij-αij)=0,式中可取αij=Aε,A为常数。
4.材料模型选择对于多数实际材料,强化规律大多介于等向强化和随动强化之间。
在加载过程中,如果在应力空间中应力矢量的方向(或各应力分量的比值)变化不大,则等向强化模型与实际情况较接近。
由于这种模型便于数学处理,所以应用较为广泛。
随动强化模型考虑了包辛格效应,可应用于循环加载和可能反向屈服的问题中。
Structural :结构Linear :线性Elastic :弹性Isotropic :各向同性Orthotropic :正交各向异性Anisotropic :各向异性Nonlinear :非线性Elastic :弹性Hyperelastic :超弹性Curve Fitting :曲线拟合Mooney-Rivlin :Mooney-Rivlin 模型2 parameters :2 参数3 parameters :3 参数5 parameters :5 参数9 parameters :9 参数Ogden:Ogden 模型1 term :1 组参数2 terms :2 组参数3terms :3 组参数4 terms :4 组参数5 terms :5 组参数General:通用参数Neo-Hookean:Neo-Hookean 模型Polynomial Form : Polynomial Form模型1 term : 1 组参数2 terms: 2 组参数3 terms: 3 组参数4 terms: 4 组参数5 terms: 5 组参数General:通用参数Arruda-Boyce : Arruda-Boyce 模型Gent: Gent 模型Yeoh: Yeoh 模型1storder : 1 序列2ndorder : 2 序列3rdorder : 3 序列4thorder : 4 序列5thorder : 5 序列General:通用序列Blatz-Ko(Foam) : Blatz-Ko(泡沫)模型Ogden(Foam): Ogden(泡沫)模型1st order :1 序列2nd order :2 序列3rd order :3 序列4th order :4 序列5th order :5 序列General:通用序列Mooney-Rivlin(TB,MOON) :Mooney-Rivlin(TB,MOON) 模型Multilinear Elastic :多线性弹性Inelastic :非弹性Rate Independent :率无关Isotropic Hardening Plasticity :各向同性硬化塑性Mises Plasticity : Mises 塑性Bilinear :双线性Multilinear :多线性Nonlinear :非线性Hill Plasticity : Hill 塑性Bilinear :双线性Multilinear :多线性Nonlinear :非线性Generalized Anisotropic Hill Potential :广义各向异性Hill 势Kinematic Hardening Plasticity :随动硬化塑性Mises Plasticity : Mises 塑性Bilinear :双线性Multilinear(Fixed table) :多线性(固定表格)Multilinear(General) :多线性(通用)Chaboche:非线性随动强化Hill Plasticity : Hill 塑性Bilinear :双线性Multilinear(Fixed table) :多线性(固定表格)Multilinear(General) :多线性(通用) Chaboche:非线性随动强化Combined Kinematic and Isotropic Hardening Plasticity :随动和各向同性混合硬化塑性Mises Plasticity :Mises 塑性Chaboche and Bilinear Isotropic :非线性随动和双线性等向Chaboche and MultilinearIsotropic :非线性随动和多线性等向Chaboche and Nonlinear Isotropic :非线性随动和非线性等向Hill Plasticity :Hill 塑性Chaboche and Bilinear Isotropic :非线性随动和双线性等向Chaboche and MultilinearIsotropic :非线性随动和多线性等向Chaboche and Nonlinear Isotropic :非线性随动和非线性等向Rate Depe ndent:率相关Visco-Plasticity :粘塑性Isotropic Hardening Plasticity :各向同性硬化塑性Mises Plasticity:Mises 塑性Bilinear :双线性Multilinear :多线性Nonlinear :非线性Hill Plasticity :Hill 塑性Bilinear :双线性Multilinear :多线性Nonlinear :非线性Anand 's Model:Anand 模型Creep :蠕变Curve Fitting :曲线拟合Creep Only:仅有蠕变Mises Potential : Mises 势Explicit :显式Implicit :隐式1:Strain Hardening(Primary)2:Time Hardening(Primary)3:Generalized Exponential(Primary)4:Generalized Graham(Primary)5:Generalized Blackburn(Primary)6:Modified Time Hardening(Primary)7:Modified Strain Hardening(Primary)8:Generalized Garofalo(Secondary)9:Exponential Form(Secondary)10:Norton(Secondary)11:Time Hardening(Primary+Secondary)12:Rational polynomial(Primary+Secondary)13:Generalized Time HardeningHill Potential :Hill 势Implicit :隐式1:Strain Hardening(Primary)2:Time Hardening(Primary)3:Generalized Exponential(Primary)4:Generalized Graham(Primary)5:Generalized Blackburn(Primary)6:Modified Time Hardening(Primary)7:Modified Strain Hardening(Primary)8:Generalized Garofalo(Secondary)9:Exponential Form(Secondary)10:Norton(Secondary)11:Time Hardening(Primary+Secondary)12:Rational polynomial(Primary+Secondary)13:Generalized Time HardeningWith Isotropic Hardening Plasticity :各向同性硬化塑性蠕变With Mises Plasticity :Mises 塑性Bilinear :双线性Explicit :显式Implicit :隐式1 :Strain Hardening(Primary)2 :Time Hardening(Primary)3 :Generalized Exponential(Primary)4 :Generalized Graham(Primary)5 :Generalized Blackburn(Primary)6 :Modified Time Hardening(Primary)7 :Modified Strain Hardening(Primary)8 :Generalized Garofalo(Secondary)9 :Exponential Form(Secondary)10 :Norton(Secondary)11 :Time Hardening(Primary+Secondary)12 :Rational polynomial(Primary+Secondary)13 :Generalized Time Hardening Multilinear :多线性Explicit :显式Implicit :隐式1 :Strain Hardening(Primary)2 :Time Hardening(Primary)3 :Generalized Exponential(Primary)4 :Generalized Graham(Primary)5 :Generalized Blackburn(Primary)6 :Modified Time Hardening(Primary)7 :Modified Strain Hardening(Primary)8 :Generalized Garofalo(Secondary)9 :Exponential Form(Secondary)10 :Norton(Secondary)11 :Time Hardening(Primary+Secondary)12 :Rational polynomial(Primary+Secondary)13 :Generalized Time Hardening Nonlinear :非线性Explicit :显式Implicit :隐式1 :Strain Hardening(Primary)2 :Time Hardening(Primary)3 :Generalized Exponential(Primary)4 :Generalized Graham(Primary)5 :Generalized Blackburn(Primary)6 :Modified Time Hardening(Primary)7 :Modified Strain Hardening(Primary)8 :Generalized Garofalo(Secondary)9 :Exponential Form(Secondary)10 :Norton(Secondary)11 :Time Hardening(Primary+Secondary)12 :Rational polynomial(Primary+Secondary)13 :Generalized Time HardeningWith Hill Plasticity :Hill 塑性Bilinear :双线性Implicit :隐式1 :Strain Hardening(Primary)2 :Time Hardening(Primary)3 :Generalized Exponential(Primary)4 :Generalized Graham(Primary)5 :Generalized Blackburn(Primary)6 :Modified Time Hardening(Primary)7 :Modified Strain Hardening(Primary)8 :Generalized Garofalo(Secondary)9 :Exponential Form(Secondary)10 :Norton(Secondary)11 :Time Hardening(Primary+Secondary)12 :Rationalpolynomial(Primary+Secondary)13 :Generalized Time HardeningMultilinear :多线性Implicit :隐式1 :Strain Hardening(Primary)2 :Time Hardening(Primary)3 :Generalized Exponential(Primary)4 :Generalized Graham(Primary)5 :Generalized Blackburn(Primary)6 :Modified Time Hardening(Primary)7 :Modified Strain Hardening(Primary)8 :Generalized Garofalo(Secondary)9 :Exponential Form(Secondary)10 :Norton(Secondary)11 :Time Hardening(Primary+Secondary)12 :Rationalpolynomial(Primary+Secondary)13 :Generalized Time HardeningNonlinear :非线性Implicit :隐式1 :Strain Hardening(Primary)2 :Time Hardening(Primary)3 :Generalized Exponential(Primary)4 :Generalized Graham(Primary)5 :Generalized Blackburn(Primary)6 :Modified Time Hardening(Primary)7 :Modified Strain Hardening(Primary)8 :Generalized Garofalo(Secondary)9 :Exponential Form(Secondary)10 :Norton(Secondary)11 :Time Hardening(Primary+Secondary)12 :Rationalpolynomial(Primary+Secondary)13 :Generalized Time HardeningWith Kinematic Hardening Plasticity :随动硬化塑性蠕变WithMises Plasticity :Mises 塑性Bilinear :双线性Implicit :隐式1 :Strain Hardening(Primary)2 :Time Hardening(Primary)3 :Generalized Exponential(Primary)4 :Generalized Graham(Primary)5 :Generalized Blackburn(Primary)6 :Modified Time Hardening(Primary)7 :Modified Strain Hardening(Primary)8 :Generalized Garofalo(Secondary)9 :Exponential Form(Secondary)10 :Norton(Secondary)11 :Time Hardening(Primary+Secondary)12 :Rationalpolynomial(Primary+Secondary)13 :Generalized Time HardeningWith Hill Plasticity :Hill 塑性Bilinear :双线性Implicit :隐式1 :Strain Hardening(Primary)2 :Time Hardening(Primary)3 :Generalized Exponential(Primary)4 :Generalized Graham(Primary)5 :Generalized Blackburn(Primary)6 :Modified Time Hardening(Primary)7 :Modified Strain Hardening(Primary)8 :Generalized Garofalo(Secondary)9 :Exponential Form(Secondary)10 :Norton(Secondary)11 :Time Hardening(Primary+Secondary)12 :Rationalpolynomial(Primary+Secondary)13 :Generalized Time HardeningWith Swelling :溶胀蠕变Explicit :显式Non-metal Plasticity :非金属塑性Con crete:混凝土Drucker-Prager :D-PFailure Criteria :复合材料失效准则Cast-Iron :铸铁Plastic Poisson'Ratio:塑性泊松比UniaxialCompression :单轴压缩Uniaxial Tension :单轴拉伸Shape Memory Alloy :形状记忆合金Viscoelastic :粘弹性Curve Fitting :曲线拟合Maxwell :Maxwell 模型Prony:Prony 模型Shear Resp onse:剪切响应Volumetric Response : 体积响应Shift Function :转换函数Density :密度Thermal Expansion :热膨胀Seca nt Coefficie nt :正割系数Isotropic :各向同性Orthotropic :正交各向异性Instantaneous Coefficient :瞬时系数Isotropic :各向同性Orthotropic :正交各向异性Thermal Strain :热应变Isotropic :各向同性Orthotropic :正交各向异性Damping :阻尼Co nsta nt :常数Frequency Independent :频率无关Friction Coefficient :摩擦系数Specialized Materials :特殊材料Gasket:垫圈Gen eral Parameters :通用参数Compression :压缩Linear Unloading :线性卸载Nonlinear Unloading :非线性卸载Transverse Shear:横向剪切Joi nt Elastic :接触弹性Lin ear :线性Stiffness :刚度Damping :阻尼Friction :摩擦Nonlinear :非线性Stiffness All :总刚度Stiffness ROTX: ROTX 刚度Stiffness ROTZ: ROTZ 冈寸度Damping All :总阻尼DampingROTX: ROTX阻尼DampingROTZ: ROTZ阻尼Friction All :总摩擦Friction ROTX : ROTX摩擦Friction ROTZ : ROTZ摩擦User Material Options :自定义材料选项User Con sta nts :自定义常数State Variables:状态变量Creep :蠕变Creep and State Variables:蠕变和状态变量Hyperelastic :超弹性。
1.粘弹性:ANSYS中的粘弹性模型是Maxwell模型的通用积分形式,其松弛函数由Prony级数表示。
该模型功能全面,Maxwell、Kevin和标准线性实体都是其特殊形式,全面支持亚粘弹性和大应变超粘弹性。
大应变超粘弹性基于Simo建议的列式,粘弹性行为的定义分为超弹性和松弛两个部分,所有的ANSYS超弹性材料模型都可采用粘弹性选项(PRONY)。
2. 粘弹性是率相关行为, 材料特性可能与时间和温度都有关,粘弹性响应可看作由弹性和粘性部分组成。
–弹性部分是可恢复的, 且是瞬时的。
–粘性部分是不可恢复的, 且在整个时间范围内发生。
ANSYS 中能模拟线性粘弹性,这导致如下假设:
–应变率与瞬态应力成比例
–瞬态应变与瞬态应力也成比例
–限于小应变、小变形行为(NLGEOM,OFF)
–
C5=1
FICT TEMP可以从帮助文件里找到
注意密度。
ANSYS 理论基础一、钢筋混凝土模型1、Solid65单元——模拟混凝土和岩石等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元,可以模拟混凝土中的加强钢筋(或玻璃纤维、型钢等);普通8节点三维等参元,增加针对混凝土材料参数和整体式钢筋模型;基本属性:——可以定义3种不同的加固材料;——混凝土具有开裂、压碎、塑性变形和蠕变的能力;—-加强材料只能受拉压,不能承受剪切力。
三种模型:分离式模型——把混凝土和钢筋作为不同的单元来处理,各自划分单元,或钢筋视为线单元(杆件link-spar8或管件pipe16,20);钢筋和混凝土之间可以插入粘结单元来模拟界面的粘结和滑移;整体式模型——将钢筋分布于整个单元中,假定混凝土和钢筋粘结很好,并把单元视为连续均匀材料;组合式模型—-分层组合式:在横截面上分成许多混凝土层和若干钢筋层,并对截面的应变作出某些假设(如应变沿截面高度为直线);或采用带钢筋膜的等参单元。
2、本构模型线性弹性、非线性弹性、弹塑性等;强度理论——Tresca、V on Mises、Druck —Prager等;3、破坏准则单轴破坏(Hongnested等)、双轴破坏(修正的莫尔库仑等)、三轴破坏(最大剪应力、Druck—Prager等),三参数、五参数模型;混凝土开裂前,采用Druck—Prager屈服面模型模拟塑性行为;开裂失效准则,采用William-Warnke五参数强度模型.4、基本数据输入混凝土:ShrCf-Op—张开裂缝的剪切传递系数,0~1ShrCf—Ol—闭合裂缝的剪切传递系数,0。
9~1UnTensSt—抗拉强度,UnCompSt—单轴抗压强度,(若取-1,则以下不必要)BiCompSt—双轴抗压强度,HydroPrs—静水压力,BiCompSt—静水压力下的双轴抗压强度,UnCompSt-静水压力下的单轴抗压强度,TenCrFac—拉应力衰减因子。
加固材料(材料号、体积率、方向角)二、其他材料模型在Ansys中,可在Help菜单中查阅各种不同单元的特性.例1、矩形截面钢筋混凝土板在中心点处作用-2mm的位移,分析板的受力、变形、开裂(采用整体模型分析法).材料性能如下:1、混凝土弹性模量E=24GPa,泊松比ν=0。
ansys蠕变本构模型蠕变是指物体在一定温度和应力条件下逐渐发生形变的现象。
蠕变本构模型是用来描述材料的蠕变性能的数学模型。
在工程领域中,蠕变的研究对于可靠性和寿命预测等方面具有重要意义。
在ANSYS软件中,有多种蠕变本构模型可供选择,如Norton本构模型、Manson-Haftka本构模型、Power Law本构模型等。
Norton本构模型是最常用、最简单的蠕变本构模型之一。
它基于实验事实,即材料蠕变速率与应力的指数幂关系。
Norton本构模型可以用下面的公式表示:εc = Aσ^n exp(-Q/RT)其中,εc是蠕变应变,A是一个与材料的本构参数有关的常数,σ是应力,n是指数,Q是激活能,R是气体常数,T是材料的温度。
这个模型适用于大多数金属和合金的蠕变行为。
Manson-Haftka本构模型是一种更复杂的蠕变本构模型。
它考虑了应力和温度的交互作用,并使用一个修正系数来描述蠕变应变的非线性行为。
Manson-Haftka本构模型可以用下面的公式表示:εc = Aσ^n exp(-Q/RT) [1 + β(εP)^m]其中,εc是蠕变应变,A、n、Q、R、T的含义与Norton本构模型相同,β是一个非线性修正系数,εP是塑性应变,m是一个与材料有关的常数。
这个模型适用于不同应力水平下的蠕变行为。
Power Law本构模型是基于实验事实,即材料蠕变速率与应力的幂函数关系。
Power Law本构模型可以用下面的公式表示:εc = Aσ^n其中,εc是蠕变应变,A是一个与材料的本构参数有关的常数,σ是应力,n是指数。
这个模型适用于高负荷条件下的蠕变行为。
以上是ANSYS中常用的几种蠕变本构模型。
根据实际情况和材料性质的不同,可以选择适合的蠕变本构模型来模拟蠕变行为。
这些模型可以帮助工程师更好地理解和预测材料的蠕变性能,从而优化设计和提高产品的可靠性。
同时,在ANSYS软件中,还可以根据实验数据对蠕变本构模型参数进行拟合和优化,从而更准确地描述材料的蠕变行为。
Material Refere neeTable of ContentsLin ear Material Properties.Defi ning Lin ear Material Properties.Stress-Strain Relati on ships.An isotropic Elasticity.Damp ing.Thermal Expa nsion.Emissivity.Specific Heat.Film Coefficie nts.Temperature Depe ndency4. Non li near Material Properties.Un dersta nding Material Data Tables.Experime ntal Data.Porous ElasticityDefi ning the Porous Elasticity Model.Rate-I ndepe ndent PlasticityUn dersta nding the Plasticity ModelsIsotropic Harde ningKi nematic Harde ningDrucker-PragerGursonCast Iron.Rate-Depe ndent Plasticity (Viscoplasticity)Perz yna and Peirce Opti onsExponential Visco-Hardening (EVH) Option AnandOpti onDefi ning Rate-Depe ndent Plasticity(Viscoplasticity) Creep.HyperelasticityArruda-Boyce HyperelasticityBlatz-Ko Foam HyperelasticityExte nded Tube HyperelasticityGent HyperelasticityMoon ey-Rivli n HyperelasticityNeo-Hookean HyperelasticityOgde n HyperelasticityOgde n Compressible Foam HyperelasticityPolyno mial Form HyperelasticityResp onse Function HyperelasticityYeoh HyperelasticitySpecial Hyperelasticity.ViscoelasticityViscoelastic Formulati onTime-Temperature Superpositi onHarm on ic Viscoelasticity.Micropla neMicropla ne Modeli ngMicropla ne Material ModelsLear ning More About Micropla ne Material Modeli ng.Geomecha nicsUn dersta nding the Material Models for Geomecha nics Cam-clayMohr-CoulombJoin ted RockDrucker-Prager Con creteMe netrey-Willam.Porous MediaFluid Flow and PermeabilityPorous Media Mecha nicsPorous Media Material Properties Thermal Material Properties Tran sie nt vs. Static An alysisPartially Saturated Porous Media Flow and Coupled-Pore-Pressure-Thermal (CPT) Dampi ngAdditi onal Resources.Gasket.Swelli ng.Shape Memory Alloy (SMA)SMA Model for SuperelasticitySMA Material Model with Shape Memory Effect Result Output of Soluti on Variables Eleme nt Support for SMALear ning More About Shape Memory Alloy.MPC184 Joi ntLin ear Elastic Stiff ness and Damp ing BehaviorNon li near Elastic Stiff ness and Dampi ng BehaviorFricti onal Behavior.Con tact Frict ionIsotropic Frict ionOrthotropic Fricti onRedefi ning Frict ion Betwee n Load StepsUser-Defi ned Fricti on.Con tact In teracti onIn teractio n Optio ns for Gen eral Con tact Defin iti onsUser-Defi ned In teracti on.Cohesive Material LawExp onen tial Cohesive Zone Material for In terface Eleme nts and Con tact Eleme ntsBili near Cohesive Zone Material for In terface Eleme nts and Con tact Eleme ntsViscous Regularizati on of Cohesive Zone Material for In terface Eleme nts and Con tact Eleme ntsCohesive Zone Material for Con tact Eleme ntsPost-Deb onding Behavior at the Con tact In terface.Con tact Surface WearArchard Wear ModelUser-Defi ned Wear Model.Custom Material ModelsUser-Defi ned Material Model (UserMat)User-Defi ned Thermal Material Model (UserMatTh)User-Defi ned Cohesive Material (UserCZM)Usi ng State Variables with User-Defi ned Materials.Material Stre ngth Limits.Material DamageDamage Initiation CriteriaDamage Evoluti on Law.Material Damp ingStructural Material Dampi ng MatrixMaterial-Depe ndent Alpha and Beta Dampi ng (Rayleigh Damp ing)Material-Depe ndent Structural Dampi ngViscoelastic Material Damping (Harmonic Viscoelasticity)5. Multiphysics Material PropertiesAcousticsEquivale nt Fluid Model of Perforated MediaAcoustic Freque ncy-Depe ndent MaterialsLow Reduced Freque ncy (LRF) Model of Acoustic Viscous-ThermalMedia Diffusio n Properties for Room Acoustics.Fluids.Electricity and Magn etismPiezoelectricityPiezoresistivityMagn etismAn isotropic Electric Permittivity.Migration ModelDiffusio n Flux and Chemical Pote ntialAtomic Flux Optio n (TBOPT= 0)Vacancy Flux Optio n TBOPT= 1).Thermal PropertiesThermal Co nductivity (TBOPT= COND)Specific Heat (TBOPT= SPHT)6. Explicit Dyn amic Material Properties7. Material Curve-Fitt ing.Hyperelastic Material Curve-Fitti ngUn dersta nding the Hyperelastic Material Curve-Fitti ng ProcessStep 1. Prepare Hyperelastic Experime ntal DataStep 2.1 nput the Hyperelastic Experime ntal DataStep 3. Select a Hyperelastic Material Model Optio nStep 4. I nitialize the Hyperelastic Coefficie ntsStep 5. Specify Hyperelastic Con trol Parameters and SolveStep 6. Plot Your Hyperelastic Experime ntal Data and An alyzeStep 7. Write Hyperelastic Curve-Fitting Data to the Database.Viscoelastic Material Curve-Fitti ngStep 2. Input the Creep Experimental DataStep 3. Select a Creep Material Model OptionStep 5. Specify Viscoelastic Con trol Parameters and SolveStep 6. Plot the Viscoelastic Experimental Data and AnalyzeStep 7. Write Viscoelastic Curve-Fitti ng Data to theDatabase.Creep Material Curve-Fitti ngUnderstanding the Creep Material Curve-Fitting ProcessStep 1. Prepare Creep Experime ntal DataStep 4. Initialize the Creep CoefficientsStep 5. Specify Creep Con trol Parameters and SolveStep 6. Plot the Creep Experime ntal Data and An alyze Step7. Write Creep Curve-Fitti ng Data to the Database Hi nts forCurve-Fitti ng Creep Models8. Material Model Combi natio ns9. Un dersta nding Field Variables.Predefi ned Field VariablesDefining Fricti onDefining Young ' s Modulus as a Function of GlobalX,Y .User-Defi ned Field VariablesSubroutine for Editing Field Variables.Data Process ing.Logarithmic In terpolati on and Scali ngMultidime nsional In terpolati onEvaluating Interpolation Algorithm Results Material ModelSupport for In terpolati onRefere nee10. GUI-Inaccessible Material PropertiesContains proprietary and confidential information of ANSYS, Inc. and its subsidiaries and affiliates.材料参考目录1•材料模型简介。
ANSYS中的24种材料属性ANSYS是一种常用的工程模拟软件,用于解决复杂工程问题,如结构分析、流体动力学、电磁场分析等。
在ANSYS软件中,各种材料的性质和行为是通过材料模型来描述的。
以下是ANSYS中常用的24种材料属性:1. 弹性模量(Young's modulus):表示材料的刚度,即材料在应力作用下的变形程度。
2. 剪切模量(Shear modulus):表示材料抵抗剪切应力的能力。
3. 泊松比(Poisson's ratio):描述材料在拉伸时横向收缩的程度。
4. 密度(Density):表示材料的质量与体积之比。
5. 线膨胀系数(Linear expansion coefficient):指材料在温度变化下的线性膨胀程度。
6. 灵敏度系数(Pound-Stress Sensitivity Coefficient):衡量材料的应力-变形灵敏度。
7. 杨氏系数(Yield strength):指材料在达到屈服点时所能承受的最大应力。
8. 屈服强度(Ultimate tensile strength):指材料在达到破断点前所能承受的最大应力。
9. 断裂韧性(Fracture toughness):描述材料在破裂时所需要的能量。
10. 硬度(Hardness):衡量材料对局部塑性变形的抵抗能力。
11. 弹性极限(Elastic limit):材料在弹性范围内所能承受的最大应力。
12. 节流应力(Buckling stress):指材料受压时失去稳定性的引发应力。
13. 热导率(Thermal conductance):指材料传导热量的能力。
14. 热膨胀系数(Thermal expansion coefficient):指材料在温度变化下的体积膨胀程度。
15. 电导率(Electrical conductance):指材料导电的能力。
16. 磁导率(Permeability):指材料对磁场的导磁能力。
Material ReferenceTable of Contents1。
Introduction to Material Models1。
1。
Material Models for Displacement Applications1。
2. Material Models for Temperature Applications1.3. Material Models for Electromagnetic Applications1。
4。
Material Models for Coupled Applications1。
5. Material Parameters1。
6. How Material Properties Are Evaluated2. Material Model Element Support3。
Linear Material Properties3。
1. Defining Linear Material Properties3。
2. Stress-Strain Relationships3。
3。
Anisotropic Elasticity3.4. Damping3.5。
Thermal Expansion3.6。
Emissivity3。
7. Specific Heat3.8. Film Coefficients3。
9。
Temperature Dependency4。
Nonlinear Material Properties4.1. Understanding Material Data Tables4.2. Experimental Data4.3。
Porous Elasticity4。
3。
1。
Defining the Porous Elasticity Model4.4. Rate-Independent Plasticity4.4。
1。
Understanding the Plasticity Models4.4。
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App endix B,Materi al ModelExampl es或《LS/DYNA Theore tical Manual》的第十六章(括号内将列出与每种模型相对应的L S-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Bar lat(#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)·Honeyc omb(#26)需要状态方程的模型·Bamman塑性(#51)·Johnso n-Cook塑性(#15)·空材料(#9)·Zerill i-Armstr ong(#65)·Steinb erg(#11)离散单元模型·线弹性弹簧·普通非线性弹簧·非线性弹性弹簧·弹塑性弹簧·非弹性拉伸或仅压缩弹簧·麦克斯韦粘性弹簧·线粘性阻尼器·非线粘性阻尼器·索(缆)(#71)刚性体模型·刚体(#20)7.1定义显示动态材料模型用户可以采用ANSYS命令 MP,MPTEMP,MPDATA,TB, TBTEMP和 TBDATA以及ANSY S/LS-DYNA命令 EDMP来定义材料模型。
B.2.1. Isotropic Elastic Example: High Carbon Steel MP,ex,1,210e9 ! Pa
MP, nu xy,1,.29 ! No units
MP,dens,1,7850 ! kg/m 3
TB, BISO
B.2.7. Bili near Isotropic Plasticity Example: Nickel Alloy
MP,ex,1,180e9 ! Pa
MP,n uxy,1,.31 ! No units
MP,dens,1,8490 ! kg/m 3
TB,BISO,1
TBDATA,1,900e6! Y ield stress (Pa)
TBDATA,2,445e6! Tangent modulus (Pa)
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禾口TBDATA 命令中的1-2项输入屈服强度和切线模量:
TB, BKIN
TBDATA1,二Y(屈服应力)TBDATA 2,E tan (切线模量)
例题参看 B.2.10 , Bilinear Kinematic Plasticity Example
Tita nium Alloy 。
B.2.10. Bilinear Kinematic Plasticity Example: Titanium Alloy MP,ex,1,100e9 ! Pa
MP,n uxy,1,.36 ! No units
MP,dens,1,4650 ! kg/m 3
TB,BKIN,1
TBDATA,1,70e6 ! Y ield stress (Pa)
TBDATA,2,112e6! Tan ge nt modulus (Pa)
723.6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 B 来选择各向同性或随动硬化。
应变率用
Cowper-Symo nds 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:
这里二0—初始屈服应力,;一应变率,C 和P-Cowper Symonds --E P ;
P ff
为应变率参数
P f —有效塑性应变,E p —塑性硬化模量,由下式给
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, PLAV y ,,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^令中的1-5项 定
义其它参数。
TB, PLAW,, , 1
TBDATA1,二Y
(屈服应力) TBDATA 2, E tan (切线模量)
TBDATA 3, (3 (硬化参数)
TBDATA 4, C (应变率参数)
TBDATA 5, P (应变率参数)
TBDATA 6,杆(失效应变)
例题参看 B.2.11 , Plastic Kinematic Example : 1018 Steel 。
B.2.11. Plastic Kin ematic Example: 1018 Steel
MP,ex,1,200e9 ! Pa
MP, nu xy,1,.27 ! No units
MP,de ns,1,7865 ! kg/m
出:
E p
E
tan E E - E tan
TB,PLAW,,,,1
TBDATA,1,310e6! Yield stress (Pa)
TBDATA,2,763e6! Tangent modulus (Pa)
-1
TBDATA,4,40.0 ! C (s )
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模型考虑应变率的影响,它与屈服应力的关系为:
这里;一一有效应变率,C和P――应变率参数,J ――常应变率处的屈服应力,而f n(;:ff)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(NUX丫占用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。
TBPLAW,,,, 8
B.2.16. Piecewise Lin ear Plasticity Example: High Carbon Steel MP,ex,1,207e9! Pa
MP, nu xy,1,.30! No units
MP,de ns,1,7830! kg/m 3
TB,PLAW,,,,8
TBDATA,1,207e6 ! Y ield stress (Pa)
! C (strain rate parameter) ! P (stra in rate parameter)
! LCID for true stress vs. true strain (see
TBDATA,6,1
EDCURVE below)
*DIM,TruStra n,,5
*DIM,TruStres,,5
TruStra n(1)=0,.08,.16,.4,.75
TruStres(1)=207e6,250e6,275e6,290e6,3000e6
EDCURVE,ADDTruStra n (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: EDMPRIGIS , 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EDMF 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TBDATA,3,.75
! Failure strain TBDATA,4,40.0
TBDATA,5,5.0
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(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和丫方向的位移
5约束丫和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约束丫方向的旋转
3约束Z方向的旋转
B.2.25. Rigid Material Example: Steel MP,ex,1,207e9! Pa
MP,n uxy,1,.3! No units
MP,de ns,1,7580! kg/m 3
EDMP,rigid,1,7,7。