DYNAFORM中5種材料模型參數的設置

2016-12-29 by:CAE仿真在線來源:互聯網

18#材料模型:(冪指數塑性材料模型)
沒有考慮材料的厚向異性,只在一些簡單的各向同性材料中應用。
MASS DENSITY——質量密度;
YOUNG MODULUS——楊氏模量;
POISSONS RATIO——泊松比;
STRENGTH COEFF(K)——強度系數;
HARDENING EXPONENT(N)——強化系數,也就是人們常說的硬化指數;
STRAIN RATE PARAM (C)——Couper—symonds應變率系數C;
STRAIN RATE PARAM (P)——Couper—symonds應變率系數P;
INITIAL YIELD STRESS——初始屈服應力;
FORMULATION——用公式表示。

24#材料模型:(分段線性材料模型)
主要用于一些各向同性材料的沖壓分析中。
MASS DENSITY——質量密度;
YOUNG MODULUS——楊氏模量;
POISSONS RATIO——泊松比;
YIELD STRESS——屈服應力;
TANGENT MODULUS——切變模量;
FAILURE PL。 STRAIN——材料失效時的等效塑性應變;
STEP SIZE FOR EL. DEL——段數;
STRAIN RATE PARAM (C)——Couper—symonds應變率系數C;
STRAIN RATE PARAM (P)——Couper—symonds應變率系數P;

36#材料模型(Barlat’s-3 Parameter Plasticity Model)——3參數Barlat材料模型
這種材料模型適用于任何薄板金屬成形分析,特別是對象鋁合金必須用次模型分析。
使用此模型一般輸入以下參數:
MASS DENSITY(質量密度);
YOUNG MODULUS(楊氏模量);
POISSONS RATIO(泊松比);
EXPONENT FACE M(Barlat指數m);
LANKFORD PARAM R0(各向異性參數r0);
LANKFORD PARAM R45(各向異性參數r45);
LANKFORD PARAM R90(各向異性參數r90);

HARDENING RULE(EXPON.)(硬化規律:對于線性硬化模型,HR=1;對于冪指數硬化模型,HR=3;對于分段線性硬化模型,不需要輸入HR);

MATEIAL PARAM P1(K)和MATEIAL PARAM P2(N)是材料參數:

⑴對于線性硬化模型:P1=切線模量=tg(α);

P2=屈服應力σs;

⑵對于冪指數硬化模型:P1=k(強化系數);

P2=n(強化指數);

⑶對于分段線性硬化模型,不需要輸入:HR,P1,P2,E0,SPI等參數的值。

INITIAL YIELD STRESS(E0)(初始屈服應力);

INITIAL Y.STRESS(SPI)

E0,SPI用于確定冪指數硬化模型的初始屈服應力。可以通過公式計算。

LOAD CURVE ID 應力應變曲線號;

MATERIAL AXES OPTION(材料軸選項);

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(厚向異性彈塑性材料模型)
該模型僅適用于殼單元分析
需要輸入的參數如下:
彈性模量、質量密度、泊松比、厚向異性系數r。當利用線性硬化塑性應力-應變關系作為材料的硬化模型時,需輸入材料的初始屈服強度、切線模量;當利用分段線性硬化塑性應力-應變關系作為材料的硬化模型時,需輸入表示材料塑性應力-應變關系作為材料的硬化模型時,需輸入表示材料塑性應力-應變關系的分段線性函數。

39#材料模型(Transversely Anisotropic Elastic-Plastic with FLD)(帶FLD的厚向異性彈塑性材料模型)
本模型僅適用于殼單元和2D單元

附錄:

常用材料信息
針對不同的應用領域,LS-DYNA 目前有200 種以上的金屬和非金屬材料模型可供選
擇。在板料成形分析中,通常模具使用剛體材料,板料采用剛塑性材料、彈塑性材料模
型等,在彈塑性材料模型中,冪指數塑性材料模型、分段線性材料模型、厚向異性彈塑
性材料模型、3 參數Barlat 材料模型等幾種模型比較適合薄板沖壓成形分析。DYNAFORM
支持多種材料模型,常用材料模型有18,24,36,37,125 號材料模型等,其中18,24
號材料是各向同性材料,36,37,39,125 號材料是各向異性材料。隨著理論研究取得
的不斷進展,將會為工程實際應用提供更準確的材料模型。現將DYNAFORM 支持的材
料模型介紹如下:
*MAT_001(*MAT_ELASTIC)
1 號材料模型為各向同性彈性材料模型,支持梁、殼、厚殼和體單元。一般情況下,
用戶只需要輸入密度、彈性模量和泊松比即可。
*MAT_012(*MAT_ISOTROPIC_ELASTIC_PLASTIC)
12 號材料模型是一種成本非常低的各向同性塑性模型,適合于三維實體。在殼單元
的平面應力執行過程中,當應力狀態超過屈服表面時,采用一步radial return approach 來
修正Cauchy 應力張量。這種方法導致不準確的殼厚度更新和不準確的屈服后應力。這是
LS-DYNA 平面應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 號材料模型是冪指數塑性各向同性材料模型,它基于等向強化假設,硬化模型采
用冪指數形式,并以Cowper-Symonds 應變速率模型作為乘子來考慮應變速率效應,冪指
數塑性材料模型采用Mises 屈服準則作為材料的屈服準則,考慮了材料的硬化效應和應
變率效應,但沒有考慮材料的厚向異性,因此,只在一些簡單的各向同性材料分析中得
到應用。用戶一般需要輸入的參數有:材料的彈性模量、質量密度、泊松比、強度系數、
硬化指數、Cowper–Symonds 應變率系數等。
*MAT_020(*MAT_RIGID)
20 號材料模型是剛體材料,在DYNAFORM 中,剛體材料用來定義模具的材料,即
不考慮模具的變形。用戶需要輸入實際的模具密度、彈性模量和泊松比。
*MAT_024(*MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY)
24 號材料模型是分段線性材料模型,它是基于材料單向拉伸試驗結果的材料模型,
用分段線性函數來逼近材料塑性變形階段的試驗結果,以Cowper–Symonds 應變率模型
作為乘子,以考慮應變率效應,同時,采用基于等向強化假設的Mises 屈服準則作為材
料的屈服準則。該材料模型在汽車覆蓋件沖壓成形分析中,主要用于一些各向同性材料
的沖壓分析中。在使用此模型時一般應輸入的參數有:材料的彈性模量、質量密度、泊
松比、材料失效時的等效塑性應變、Cowper–Symonds 應變率系數系數、表示材料應力
應變的分段性函數等。
*MAT_036(*MAT_3-PARAMETER_BARLAT)
3 參數Barlat 材料模型用于在平面應力狀態下的各向異性彈塑性材料,既考慮了材料
的厚向異性對屈服面的影響,也可以考慮板料平面內的各向異性對屈服面的影響,因此,
該模型更能反映各向異性對沖壓成形的影響。事實上,該模型是針對薄金屬成形分析(包
括沖壓成形)而提出的,使用該材料模型不論厚向異性系數r 的高低,都能夠獲得可靠
常用材料信息
eta/DYNAFORM 應用手冊 IX
的分析結果。
*MAT_037(*MAT_TRANSVERSELY_ANISOTROPIC_ELASTI
C_PLASTIC)
厚向異性對沖壓成形的影響很大,因此,在板料沖壓成形分析中,必須考慮厚向異
性的影響。厚向異性彈塑性材料模型采用Hill 屈服準則,考慮了厚向異性對材料屈服面
的影響,但沒有考慮板料平面內的各向異性的影響,也沒有考慮應變率效應,適合于厚
向異性系數大于1 的板料的沖壓成形分析。而對厚向異性系數小于1 的板料沖壓分析,
則會產生較大的誤差,甚至比使用不考慮材料各向異性影響的Mises 屈服準則獲得的結
果誤差更大。研究表明,對于厚向異性系數小于1 的板料沖壓情況,目前只有采用非二
次屈服準則能夠獲得正確的計算結果;而對于厚向異性系數大于1 的板料沖壓成形分析,
則使用本材料模型與所有3 參數Barlat 材料模型都能獲得正確的結果。另外還需要說明
的是,本材料模型僅適用與殼單元分析,一般應輸入的參數有:材料的彈性模量、質量
密度、泊松比、厚向異性系數r 等。
*MAT_039(*MAT_FLD_TRANSVERSELY_ANISOTROPIC)
該模型用各向異性材料模擬板料成形過程,只考慮橫向的各向異性。也可以通過一
條加載曲線定義任一個應力依賴和有效的塑性應變。用曲線定義一個成形極限圖(FLD)
以計算最大應變比。這種塑性模型是完全迭代的,僅用于殼單元。
*MAT_125(*MAT_KINEMATIC_HARDENING_TRANSVERSE
LY_ANISOTROPIC)
該模型將Yoshida 非線性運動硬化規律與MAT37 結合在一起。該理論需要兩個曲面
來說明硬化規律:屈服曲面和邊界曲面。在成形過程中,屈服曲面的尺寸不會變化,但
其中心會隨著變形而移動。而邊界曲面的尺寸和位置都會發生變化。