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2020年12月第44卷第12期Vol.J4No.12Dec.202() MATERIALS FOR MECHANICAL ENGINEERINGDOI：10.11973/jxgccl202012016基于Ls-Dyna软件2种材料模型的碳纤维复合材料层合板面内剪切有限元仿真孟宪明'，钟正S程从前2,曹铁山S赵杰2,黄亚烽-吴瑶2(1.中国汽车技术研究中心有限公司，天津300300；2.大连理工大学材料科学与工程学院，大连116024)摘要：通过准静态单轴拉伸试验和面内剪切试验获取力学性能参数，采用Ls-Dyna软件中的纤维增强复合材料渐进损伤模型和复合材料层合板连续损伤模型模拟碳纤维复合材料层合板在面内剪切载荷作用下的力学响应和破坏模式，对比了2种模型的适用性。
结果表明：在面内剪切过程中的初始线弹性阶段,2种模型都能较好地模拟出碳纤维复合材料层合板的力学特性。
随着载荷的持续增大，渐进损伤模型的载荷-位移仿真曲线依旧呈线性上升，到达载荷峰值后迅速下降，与试验曲线存在很大偏差；连续损伤模型由于引入了损伤参数，当材料出现损伤后.其载荷-位移仿真曲线呈非线性，与试验曲线吻合良好。
关键词：碳纤维复合材料；连续损伤模型；渐进损伤模型；损伤参数中图分类号：TB332文献标志码：A文章编号：1000-3738(2020)12-0085-06Finite Element Simulation of In-plane Shear of Carbon Fiber ReinforcedPlastic Laminates with Two Material Models of LS-DYNA SoftwareMENG Xianming1.ZHONG Zheng2.CHENG Congqian2,CAO Tieshan2.ZHAO Jie2,HUANG Yafeng*,WU Yao2(1.China Automotive Technology&Research Center Co.,Ltd.,Tianjin300300,China；2.School of Materials Science and Engineering,Dalian University of Technology»Dalian116024,China)Abstract:The progressive failure model of fiber reinforced plastics and the continuous damage model of composite laminate of the Ls-Dyna software were applied to simulate the mechanical response and damage modes of carbon fiber reinforced plastic laminates under in-plane shear loads,with the mechanical parameters obtained by quasi-static uniaxial tensile and in-plane shear tests.The applicability of the two models was compared.The results show that in the initial linear elastic stage during in-plane shearing,the two models could simulate the mechanical characteristics of the carbon fiber r&nforced plastic laminates.As the load continued to increase,the loaddisplacement simulation curve obtained by the progressive failure model still rose linearly,and dropped rapidly after reaching the load peak；the simulation curve had a large deviation from the test curve.When the material was damaged,because of the introduction of damage parameters,the load-displacement simulation curve obtained by the continuous damage model was nonlinear,which was in good agreement with the test curve.Key words:carbon fiber reinforced plastic；continuous damage model；progressive failure model；damage parameter收稿日期：2020-08-05；修订日期：2020-11-27基金项目：国家重点研发计划“新能源汽车”重点专项项目（2O16YFBO1O16O2）作者简介:孟宪明（1980—）,男，山东济南人，高级工程师•博士通信作者:赵杰教授0引言碳纤维复合材料（CFRP）作为一种比强度高、比刚度高、耐腐蚀性能较强的轻量化材料，广泛应用于汽车、航空航天、军工武器、高速动车等方面口切。
ANSYS/LS-DYNA二次开发及其在侵彻模拟中的应用[范斌1,2马壮1,2范群波1,2,*金福生1祝威1][1.北京理工大学，100081 2.冲击环境材料技术国家级重点实验室，100081]*通讯作者Email：fanqunbo@[ 摘要] 针对利用商用软件ANSYS/LS-DYNA建立弹靶有限元模型及K文件修改的复杂性，运用编程语言C#进行了ANSYS/LS-DYNA的二次开发，建立了装甲防护领域的专业软件——装甲防护效能仿真评估平台。
该软件通过定制专用前后处理界面，实现了参数化的前处理过程，K文件自动提交计算过程，以及高效的后处理过程。
该软件针对无较多有限元分析经验的普通研究人员使用，可高效完成弹靶侵彻过程的模拟及装甲的抗弹性能的定量评估，避免了大量的重复性工作，提高了分析效率。
[ 关键词]二次开发；数值模拟；抗弹性能；侵彻Secondary Development of ANSYS/LS-DYNAand Application in Numerical Simulation of Penetration [FAN Bin1,2, MA Zhuang1,2, FAN Qun-bo1,2,*, JIN Fu-sheng1, ZHU Wei1 ][1.Beijing Institute of Technology, 100081 2.National Key Laboratory of Science andTechnology on Materials under Shock and Impact,100081][ Abstract ] Armor ballistic performance simulation evaluating platform, a professional software in armor ballistic performancing area, has been developed to deal with the complexity in building the finite element model and modifying the keyword file when using the commercial software ANSYS/LS-DYNA. Parametric pre-processing, keyword file automatically submitting, as well as efficient post-processing are achieved by designing special pre-processing and post-processing user interface. To those ordinary researchers lacking FE analysis experience, this software can efficiently simulate the penetrating process and quantificationally evaluate the ballistic performance，thus avoiding the vast repeatability and improving the analyzing efficiency.[ Keyword ] secondary development; numerical simulation; ballistic performance; penetration1 前言侵彻是指高速运动的弹体侵入甚至穿透目标靶板的过程，它是一种普遍存在的物理力学现象，研究弹体与靶板的相互作用过程，具有重要的民用价值和军事应用背景。
射孔弹聚能射孔数值仿真系统郝永平;许靖【摘要】为了实现射孔弹聚能射孔可视化建模应用分析,文中提出一种基于VB的ANSYS二次开发的方法.该方法通过系统的接口集成与相关信息互操作,实现建模与分析过程的人机交互参数化设计.并借助实例验证所开发的系统可以实现建模计算分析和过程可视化,与试验值比较结果符合要求.【期刊名称】《弹箭与制导学报》【年(卷),期】2014(034)002【总页数】4页(P63-66)【关键词】聚能射孔;二次开发;参数化【作者】郝永平;许靖【作者单位】沈阳理工大学机械工程学院,沈阳110159;沈阳理工大学机械工程学院,沈阳110159【正文语种】中文【中图分类】TJ410.20 引言由于石油射孔爆炸试验费用昂贵［1－3］，爆炸后测量穿深等数值条件的限制［4］，很大程度上限制了油井射孔的试验研究。
在石油装备的研发过程中，将结构优化设计理论方法以及现代CAE技术［5－6］融合运用到射孔弹的结构设计中，可以有效缩短设计产品的周期，改良产品性能，降低产品开发成本。
ANSYS提供开放的二次开发功能［7］，文中将VB与ANSYS相结合，使用APDL语言结合VB对模型尺寸进行参数化，解决重复建模困难的问题。
系统具有良好的人机交互界面，方便不熟悉ANSYS的用户使用。
1 软件系统流程设计1.1 流程及原理图应用APDL语言编制命令流文件，用VB调用ANSYS，对ANSYS进行封装。
ANSYS每运行一次生成一段*.log文件，在文件中记录了运行过程中的每一个命令，方便下一次建模进行某些参数的修改。
输入的参数通过VB中的‘print’命令将流逐条形成，保存到*.txt中，在*.log文件中使用/input调入新命令，形成用户所需要的*.log文件。
调用分析结束之后，使用VB命令来查看用户所需数据。
系统流程图如图1所示。
图1 ANSYS与VB结合系统流程图1.2 接口问题首先是 *.log文件的提交，在按钮控件中添加如下代码:该系统关键点就是调用LS-DYNA 970求解器，进行分析时直接运行批处理文件即可进行计算。
LS-DYNA常见问题汇总1.0资料来源：网络和自己的总结yuminhust2005Copyright of original English version owned by relative author. Chinese version owned by /Kevin目录1.Consistent system of units 单位制度 (2)2.Mass Scaling 质量缩放 (4)3.Long run times 长分析时间 (9)4.Quasi-static 准静态 (11)5.Instability 计算不稳定 (14)6.Negative Volume 负体积 (17)7.Energy balance 能量平衡 (20)8.Hourglass control 沙漏控制 (27)9.Damping 阻尼 (32)10.ASCII output for MPP via binout (37)11.Contact Overview 接触概述 (41)12.Contact Soft 1 接触Soft=1 (45)13.LS-DYNA中夹层板(sandwich)的模拟 (47)14. 怎样进行二次开发 (50)1.Consistent system of units 单位制度相信做仿真分析的人第一个需要明确的就是一致单位系统(Consistent Units)。
计算机只认识0&1、只懂得玩数字，它才不管你用的数字的物理意义。
而工程师自己负责单位制的统一，否则计算出来的结果没有意义，不幸的是大多数老师在教有限元数值计算时似乎没有提到这一点。
见下面LS-DYNA FAQ中的定义：Definition of a consistent system of units (required for LS-DYNA):1 force unit = 1 mass unit * 1 acceleration unit1 力单位＝1 质量单位× 1 加速度单位1 acceleration unit = 1 length unit / (1 time unit)^21 加速度单位= 1 长度单位/1 时间单位的平方The following table provides examples of consistent systems of units.As points of reference, the mass density and Young‘s Modulus of steel are provided in each system of units. ―GRA VITY‖ is gravitational acceleration.2.Mass Scaling 质量缩放质量缩放指的是通过增加非物理的质量到结构上从而获得大的显式时间步的技术。
基于LS-DYNA的滑橇起落架落震分析及二次开发陶周亮;方建义;张梅【摘要】滑橇起落架在着陆过程中通过结构变形来吸收着陆功量而不产生结构破坏,因此迫切需要开发一套高效可靠的直升机滑橇起落架落震分析方法.基于显式动力学和接触算法,在考虑旋翼升力的影响和机身与弓形梁连接点处的弯矩传递问题的基础上,建立滑橇起落架落震分析模型.为提高仿真分析效率,搭建由二次开发软件、ANSYS和LS-DYNA组成的落震分析系统.在两种工况下对滑橇起落架进行了落震仿真分析,仿真结果与试验结果吻合较好,表明了滑橇起落架落震仿真分析方法的有效性.【期刊名称】《直升机技术》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】5页(P25-28,33)【关键词】直升机;滑橇起落架;落震;显式动力学;二次开发【作者】陶周亮;方建义;张梅【作者单位】中国直升机设计研究所,江西景德镇333001;中国直升机设计研究所,江西景德镇333001;中国直升机设计研究所,江西景德镇333001【正文语种】中文【中图分类】V214.1+3;V226滑橇起落架结构简单，易于加工和维护。
现代轻型直升机多采用滑橇式起落架[1]，在直升机着陆过程中通过前、后弓形梁的变形来吸收着陆能量，前后弓形梁会产生很大的塑性变形而要求结构不产生破坏。
在滑橇起落架着陆冲击的过程中，滑橇受到地面的垂直冲击载荷和地面的摩擦力载荷。
弓形梁产生垂直地面的垂向位移和沿地面方向的侧向位移，随着载荷增大，弓形梁的各个截面依次由弹性状态进入塑性状态。
滑橇起落架的着陆性能计算是一个求解滑橇在动载荷作用下的几何非线性、材料非线性和状态非线性的问题，难度较大且不可能用解析方法进行求解[2]。
目前国内外主要采用数值分析方法。
贝尔直升机公司的Cheng-Ho Tho等[3]对带圆角的矩形截面弓形梁进行简化，完成了滑橇起落架的落震分析。
黄生月、张绍仪等[4]采用“位移-增量迭代法”来处理滑橇起落架在坠毁过程中吸收着陆功量这一弹塑性、大变形问题。
一、关于dyna中材料失效准则的定义有些材料类型中有关于失效准则的定义，但是也有些材料类型没有失效准则的材料类型，这时需要额外的失效准则定义，与材料参数一块定义材料特性。
需要用到*mat_add_erosion关键字，对于这个关键字有几个需要注意的地方。
1、材料的通用性破坏准则：`材料通常为拉破坏或者剪切破坏，静水压是以压为正，拉为负，所以静水压破坏就是给出最小的承受压力，当然需要小于0（即拉力），如果静水压小于该值，则材料破坏。
相反，应力则是以压为负，拉为正，故最大主应力或最大等效应力或最大剪应力破坏等等都是给出最大的应力极限，当然大于0，如果拉应力大于该值，则材料破坏，无论是*MAT_ADD_EROSION，还是材料内部自带的破坏准则还是其他软件，都遵循以上准则。
注意：屈服不是失效。
2、单元失效模拟的功能与目的单元删除功能是为了克服有限元本身的缺陷而提出的一项方法，由于有限元本身是基于连续介质力学的，而在连续介质力学中，所研究的物体需要是连续的，既物质域在空间中连续。
在这样的理论假设框架下，单元本身是不会消失的。
然而在实际情况下，由于损伤断裂的存在，势必会使得一些单元消失或者完全的失效，所以为了能够模拟这种情况，DYNA 提供了单元失效功能。
破坏、失效、断裂，都是工程性的概念，它表示在达到某一准则后，结构、构件、或者构件中的某一部分，从结构中退出工作，不再影响整体结构的受力。
而从有限元概念上说，对上述机制的模拟，基本手段都是一样的，就是当满足某一指标（比如某个应变大小）后，将一个单元或者一个积分点的质量、刚度和应力、应变都设为零（或者非常接近与零），这样它在整体结构计算中就不再发挥作用，进而实现了退出工作机制的模拟。
所以，无论是把纤维模型中的某个纤维、或者分层壳模型中的某一层、或者实体模型中的某个积分点，或者结构中的某个单元，让其不再参与整体结构计算，都可以达到模拟破坏退出工作的目的。
而所谓单元生死技术，是上述基本概念在有限元程序中的一个“打包”应用。
基于HyperMesh二次开发的无铆钉铆接有限元快速建模陆善彬;吕婕;陈伟;冯兆玄;戚桂悦;叶辉【摘要】目前采用约束单元SPR2建立无铆钉铆接的简化有限元模型,建模简单,仿真精度较高,但HyperMesh 12.0版本不支持SPR2建模,导致了整车建模效率较低,因此本文应用Tcl/Tk语言和HyperWorks内置函数开发了整车铆接SPR2的有限元快速建模模块.并以某轿车铆接建模为例,验证了该模块的可操作性.该模块可根据用户选择的铆接点自动识别连接板件,极大地提高了建模效率,同时可有效地避免软件的升级更新,节约费用,并为其他新型连接的有限元快速建模提供了一种参考方法.【期刊名称】《图学学报》【年(卷),期】2014(035)005【总页数】5页(P804-808)【关键词】无铆钉铆接;二次开发;快速建模;Tcl/Tk【作者】陆善彬;吕婕;陈伟;冯兆玄;戚桂悦;叶辉【作者单位】吉林大学汽车工程学院,吉林长春130025;吉林大学汽车工程学院,吉林长春130025;南京工程学院汽车与轨道交通学院,江苏南京211167;吉林大学汽车工程学院,吉林长春130025;吉林大学汽车工程学院,吉林长春130025;吉林大学汽车工程学院,吉林长春130025【正文语种】中文【中图分类】TP311.52无铆钉自冲铆接[1-2]以其异种金属连接的优势而被广泛应用在车身结构的连接中。
无铆钉铆接是一种机械连接技术，不需要额外的材料连接，是通过凸模将上板料压入下板料形成锁扣进行连接。
双层板铆接断面如图1。
在整车碰撞模拟中，为了减少仿真计算时间，需要建立无铆钉铆接的简化有限元模型。
无论在动态试验还是静态试验中，在十字拉伸工况下，SPR2模型能够较准确预测出失效点，同时在搭接剪切工况下，SPR2模型能模拟出韧性失效模式。
因此，SPR2模型作为铆接的简化模型较为理想[3]。
HyperMesh是一款应用广泛，功能强大的有限元前处理软件。
