DYNAFORM中5种材料模型参数的设置

2016-12-29 by:CAE仿真在线来源:互联网

18#材料模型:(幂指数塑性材料模型)
没有考虑材料的厚向异性,只在一些简单的各向同性材料中应用。
MASS DENSITY——质量密度;
YOUNG MODULUS——杨氏模量;
POISSONS RATIO——泊松比;
STRENGTH COEFF(K)——强度系数;
HARDENING EXPONENT(N)——强化系数,也就是人们常说的硬化指数;
STRAIN RATE PARAM (C)——Couper—symonds应变率系数C;
STRAIN RATE PARAM (P)——Couper—symonds应变率系数P;
INITIAL YIELD STRESS——初始屈服应力;
FORMULATION——用公式表示。

24#材料模型:(分段线性材料模型)
主要用于一些各向同性材料的冲压分析中。
MASS DENSITY——质量密度;
YOUNG MODULUS——杨氏模量;
POISSONS RATIO——泊松比;
YIELD STRESS——屈服应力;
TANGENT MODULUS——切变模量;
FAILURE PL。 STRAIN——材料失效时的等效塑性应变;
STEP SIZE FOR EL. DEL——段数;
STRAIN RATE PARAM (C)——Couper—symonds应变率系数C;
STRAIN RATE PARAM (P)——Couper—symonds应变率系数P;

36#材料模型(Barlat’s-3 Parameter Plasticity Model)——3参数Barlat材料模型
这种材料模型适用于任何薄板金属成形分析,特别是对象铝合金必须用次模型分析。
使用此模型一般输入以下参数:
MASS DENSITY(质量密度);
YOUNG MODULUS(杨氏模量);
POISSONS RATIO(泊松比);
EXPONENT FACE M(Barlat指数m);
LANKFORD PARAM R0(各向异性参数r0);
LANKFORD PARAM R45(各向异性参数r45);
LANKFORD PARAM R90(各向异性参数r90);

HARDENING RULE(EXPON.)(硬化规律:对于线性硬化模型,HR=1;对于幂指数硬化模型,HR=3;对于分段线性硬化模型,不需要输入HR);

MATEIAL PARAM P1(K)和MATEIAL PARAM P2(N)是材料参数:

⑴对于线性硬化模型:P1=切线模量=tg(α);

P2=屈服应力σs;

⑵对于幂指数硬化模型:P1=k(强化系数);

P2=n(强化指数);

⑶对于分段线性硬化模型,不需要输入:HR,P1,P2,E0,SPI等参数的值。

INITIAL YIELD STRESS(E0)(初始屈服应力);

INITIAL Y.STRESS(SPI)

E0,SPI用于确定幂指数硬化模型的初始屈服应力。可以通过公式计算。

LOAD CURVE ID 应力应变曲线号;

MATERIAL AXES OPTION(材料轴选项);

VECTORS COMPONENT (A1)

VECTORS COMPONENT (A2)

VECTORS COMPONENT (A3)

VECTORS COMPONENT (D1)

VECTORS COMPONENT (D2)

VECTORS COMPONENT (D3)

37#材料模型——Transversely Anisoptropic Elastic-Plastic(厚向异性弹塑性材料模型)
该模型仅适用于壳单元分析
需要输入的参数如下:
弹性模量、质量密度、泊松比、厚向异性系数r。当利用线性硬化塑性应力-应变关系作为材料的硬化模型时,需输入材料的初始屈服强度、切线模量;当利用分段线性硬化塑性应力-应变关系作为材料的硬化模型时,需输入表示材料塑性应力-应变关系作为材料的硬化模型时,需输入表示材料塑性应力-应变关系的分段线性函数。

39#材料模型(Transversely Anisotropic Elastic-Plastic with FLD)(带FLD的厚向异性弹塑性材料模型)
本模型仅适用于壳单元和2D单元

附录:

常用材料信息
针对不同的应用领域,LS-DYNA 目前有200 种以上的金属和非金属材料模型可供选
择。在板料成形分析中,通常模具使用刚体材料,板料采用刚塑性材料、弹塑性材料模
型等,在弹塑性材料模型中,幂指数塑性材料模型、分段线性材料模型、厚向异性弹塑
性材料模型、3 参数Barlat 材料模型等几种模型比较适合薄板冲压成形分析。DYNAFORM
支持多种材料模型,常用材料模型有18,24,36,37,125 号材料模型等,其中18,24
号材料是各向同性材料,36,37,39,125 号材料是各向异性材料。随着理论研究取得
的不断进展,将会为工程实际应用提供更准确的材料模型。现将DYNAFORM 支持的材
料模型介绍如下:
*MAT_001(*MAT_ELASTIC)
1 号材料模型为各向同性弹性材料模型,支持梁、壳、厚壳和体单元。一般情况下,
用户只需要输入密度、弹性模量和泊松比即可。
*MAT_012(*MAT_ISOTROPIC_ELASTIC_PLASTIC)
12 号材料模型是一种成本非常低的各向同性塑性模型,适合于三维实体。在壳单元
的平面应力执行过程中,当应力状态超过屈服表面时,采用一步radial return approach 来
修正Cauchy 应力张量。这种方法导致不准确的壳厚度更新和不准确的屈服后应力。这是
LS-DYNA 平面应力分析中唯一不缺省采用迭代方法的模型。
*MAT_018(*MAT_POWER_LAW_PLASTICITY)
18 号材料模型是幂指数塑性各向同性材料模型,它基于等向强化假设,硬化模型采
用幂指数形式,并以Cowper-Symonds 应变速率模型作为乘子来考虑应变速率效应,幂指
数塑性材料模型采用Mises 屈服准则作为材料的屈服准则,考虑了材料的硬化效应和应
变率效应,但没有考虑材料的厚向异性,因此,只在一些简单的各向同性材料分析中得
到应用。用户一般需要输入的参数有:材料的弹性模量、质量密度、泊松比、强度系数、
硬化指数、Cowper–Symonds 应变率系数等。
*MAT_020(*MAT_RIGID)
20 号材料模型是刚体材料,在DYNAFORM 中,刚体材料用来定义模具的材料,即
不考虑模具的变形。用户需要输入实际的模具密度、弹性模量和泊松比。
*MAT_024(*MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY)
24 号材料模型是分段线性材料模型,它是基于材料单向拉伸试验结果的材料模型,
用分段线性函数来逼近材料塑性变形阶段的试验结果,以Cowper–Symonds 应变率模型
作为乘子,以考虑应变率效应,同时,采用基于等向强化假设的Mises 屈服准则作为材
料的屈服准则。该材料模型在汽车覆盖件冲压成形分析中,主要用于一些各向同性材料
的冲压分析中。在使用此模型时一般应输入的参数有:材料的弹性模量、质量密度、泊
松比、材料失效时的等效塑性应变、Cowper–Symonds 应变率系数系数、表示材料应力
应变的分段性函数等。
*MAT_036(*MAT_3-PARAMETER_BARLAT)
3 参数Barlat 材料模型用于在平面应力状态下的各向异性弹塑性材料,既考虑了材料
的厚向异性对屈服面的影响,也可以考虑板料平面内的各向异性对屈服面的影响,因此,
该模型更能反映各向异性对冲压成形的影响。事实上,该模型是针对薄金属成形分析(包
括冲压成形)而提出的,使用该材料模型不论厚向异性系数r 的高低,都能够获得可靠
常用材料信息
eta/DYNAFORM 应用手册 IX
的分析结果。
*MAT_037(*MAT_TRANSVERSELY_ANISOTROPIC_ELASTI
C_PLASTIC)
厚向异性对冲压成形的影响很大,因此,在板料冲压成形分析中,必须考虑厚向异
性的影响。厚向异性弹塑性材料模型采用Hill 屈服准则,考虑了厚向异性对材料屈服面
的影响,但没有考虑板料平面内的各向异性的影响,也没有考虑应变率效应,适合于厚
向异性系数大于1 的板料的冲压成形分析。而对厚向异性系数小于1 的板料冲压分析,
则会产生较大的误差,甚至比使用不考虑材料各向异性影响的Mises 屈服准则获得的结
果误差更大。研究表明,对于厚向异性系数小于1 的板料冲压情况,目前只有采用非二
次屈服准则能够获得正确的计算结果;而对于厚向异性系数大于1 的板料冲压成形分析,
则使用本材料模型与所有3 参数Barlat 材料模型都能获得正确的结果。另外还需要说明
的是,本材料模型仅适用与壳单元分析,一般应输入的参数有:材料的弹性模量、质量
密度、泊松比、厚向异性系数r 等。
*MAT_039(*MAT_FLD_TRANSVERSELY_ANISOTROPIC)
该模型用各向异性材料模拟板料成形过程,只考虑横向的各向异性。也可以通过一
条加载曲线定义任一个应力依赖和有效的塑性应变。用曲线定义一个成形极限图(FLD)
以计算最大应变比。这种塑性模型是完全迭代的,仅用于壳单元。
*MAT_125(*MAT_KINEMATIC_HARDENING_TRANSVERSE
LY_ANISOTROPIC)
该模型将Yoshida 非线性运动硬化规律与MAT37 结合在一起。该理论需要两个曲面
来说明硬化规律:屈服曲面和边界曲面。在成形过程中,屈服曲面的尺寸不会变化,但
其中心会随着变形而移动。而边界曲面的尺寸和位置都会发生变化。