动态分析软件:DYNA3D_(5).材料模型

材料模型

在进行动态分析时,材料模型的选择和定义是至关重要的一步。DYNA3D 提供了多种材料模型,以适应不同的物理现象和材料特性。本节将详细介绍几种常用的材料模型,并通过具体的例子说明如何在仿真中进行配置和使用。

1. 线弹性材料模型

线弹性材料模型是最简单的材料模型之一,适用于在小变形范围内线性响应的材料。这种模型假设材料的应力与应变之间存在线性关系,即符合胡克定律。线弹性材料模型通常用于金属材料在低应力状态下的仿真。

原理

线弹性材料模型的应力-应变关系可以通过以下公式表示:

σ=E⋅ϵ \sigma = E \cdot \epsilon σ=Eϵ

其中:

  • σ\sigmaσ表示应力

  • EEE表示弹性模量

  • ϵ\epsilonϵ表示应变

内容

在 DYNA3D 中,线弹性材料模型的定义通常包括以下参数:

  • 材料编号(MATID)

  • 密度(RHO)

  • 弹性模量(E)

  • 泊松比(NU)

  • 屈服强度(SIGY)(可选,用于考虑塑性)

例子

假设我们要定义一种线弹性材料,其密度为 7800 kg/m³,弹性模量为 210 GPa,泊松比为 0.3。可以在材料定义文件(mater.dat)中添加如下内容:


*MAT_ELASTIC

1, 7800.0, 210000.0, 0.3

解释:

  • *MAT_ELASTIC 表示定义线弹性材料模型。

  • 1 是材料编号,可以根据需要更改。

  • 7800.0 是密度(单位:kg/m³)。

  • 210000.0 是弹性模量(单位:Pa)。

  • 0.3 是泊松比。

2. 塑性材料模型

塑性材料模型用于描述材料在超过屈服强度后的行为。这种模型通常包括弹性变形和塑性变形两个阶段。在弹性阶段,材料遵循胡克定律;在塑性阶段,材料的应力-应变关系变得非线性。

原理

塑性材料模型通常采用 von Mises 屈服准则和线性硬化模型。von Mises 屈服准则可以表示为:

σeq=32σdev2 \sigma_{\text{eq}} = \sqrt{\frac{3}{2} \sigma_{\text{dev}}^2} σeq=23σdev2

其中:

  • σeq\sigma_{\text{eq}}σeq是等效应力

  • σdev\sigma_{\text{dev}}σdev是应力偏张量

线性硬化模型可以表示为:

σ=E⋅ϵ+H⋅ϵp \sigma = E \cdot \epsilon + H \cdot \epsilon_{\text{p}} σ=Eϵ+Hϵp

其中:

  • σ\sigmaσ表示应力

  • EEE表示弹性模量

  • ϵ\epsilonϵ表示应变

  • HHH表示硬化模量

  • ϵp\epsilon_{\text{p}}ϵp表示塑性应变

内容

在 DYNA3D 中,塑性材料模型的定义通常包括以下参数:

  • 材料编号(MATID)

  • 密度(RHO)

  • 弹性模量(E)

  • 泊松比(NU)

  • 屈服强度(SIGY)

  • 硬化模量(H)

例子

假设我们要定义一种塑性材料,其密度为 7800 kg/m³,弹性模量为 210 GPa,泊松比为 0.3,屈服强度为 250 MPa,硬化模量为 1000 MPa。可以在材料定义文件(mater.dat)中添加如下内容:


*MAT_PLASTIC_KINEMATIC

1, 7800.0, 210000.0, 0.3, 250.0, 1000.0

解释:

  • *MAT_PLASTIC_KINEMATIC 表示定义塑性材料模型。

  • 1 是材料编号,可以根据需要更改。

  • 7800.0 是密度(单位:kg/m³)。

  • 210000.0 是弹性模量(单位:Pa)。

  • 0.3 是泊松比。

  • 250.0 是屈服强度(单位:Pa)。

  • 1000.0 是硬化模量(单位:Pa)。

3. 损伤材料模型

损伤材料模型用于描述材料在受力过程中逐渐损坏的行为。这种模型通常包括损伤演化和损伤变量两个部分。损伤变量用于描述材料的损伤程度,而损伤演化则描述了损伤变量随时间或应变的变化规律。

原理

损伤材料模型通常采用等效损伤变量 DDD来描述材料的损伤程度。等效应力 σeff\sigma_{\text{eff}}σeff可以表示为:

σeff=(1−D)⋅σ \sigma_{\text{eff}} = (1 - D) \cdot \sigma σeff=(1D)σ

其中:

  • σeff\sigma_{\text{eff}}σeff是等效应力

  • DDD是损伤变量

  • σ\sigmaσ是实际应力

损伤变量 DDD通常通过以下公式演化:

D=ϵfailϵfail−ϵcrit D = \frac{\epsilon_{\text{fail}}}{\epsilon_{\text{fail}} - \epsilon_{\text{crit}}} D=ϵfailϵcritϵfail

其中:

  • ϵfail\epsilon_{\text{fail}}ϵfail是材料的失效应变

  • ϵcrit\epsilon_{\text{crit}}ϵcrit是材料的临界应变

内容

在 DYNA3D 中,损伤材料模型的定义通常包括以下参数:

  • 材料编号(MATID)

  • 密度(RHO)

  • 弹性模量(E)

  • 泊松比(NU)

  • 屈服强度(SIGY)

  • 硬化模量(H)

  • 失效应变(EPSFAIL)

  • 临界应变(EPSCON)

例子

假设我们要定义一种损伤材料,其密度为 7800 kg/m³,弹性模量为 210 GPa,泊松比为 0.3,屈服强度为 250 MPa,硬化模量为 1000 MPa,失效应变为 0.15,临界应变为 0.1。可以在材料定义文件(mater.dat)中添加如下内容:


*MAT_damage

1, 7800.0, 210000.0, 0.3, 250.0, 1000.0, 0.15, 0.1

解释:

  • *MAT_damage 表示定义损伤材料模型。

  • 1 是材料编号,可以根据需要更改。

  • 7800.0 是密度(单位:kg/m³)。

  • 210000.0 是弹性模量(单位:Pa)。

  • 0.3 是泊松比。

  • 250.0 是屈服强度(单位:Pa)。

  • 1000.0 是硬化模量(单位:Pa)。

  • 0.15 是失效应变。

  • 0.1 是临界应变。

4. 高应变率材料模型

高应变率材料模型用于描述材料在高应变率下的行为。这种模型通常考虑了应变率效应对材料性质的影响。应变率效应是指材料的力学性能随应变率的变化而变化。

原理

高应变率材料模型通常采用应变率敏感系数 α\alphaα来描述应变率效应对材料性质的影响。应变率敏感系数 α\alphaα可以通过以下公式表示:

σ=σ0(1+α⋅ϵ˙) \sigma = \sigma_0 \left(1 + \alpha \cdot \dot{\epsilon}\right) σ=σ0(1+αϵ˙)

其中:

  • σ\sigmaσ表示应力

  • σ0\sigma_0σ0表示初始应力

  • α\alphaα是应变率敏感系数

  • ϵ˙\dot{\epsilon}ϵ˙是应变率

内容

在 DYNA3D 中,高应变率材料模型的定义通常包括以下参数:

  • 材料编号(MATID)

  • 密度(RHO)

  • 弹性模量(E)

  • 泊松比(NU)

  • 屈服强度(SIGY)

  • 硬化模量(H)

  • 应变率敏感系数(ALPHA)

例子

假设我们要定义一种高应变率材料,其密度为 7800 kg/m³,弹性模量为 210 GPa,泊松比为 0.3,屈服强度为 250 MPa,硬化模量为 1000 MPa,应变率敏感系数为 0.05。可以在材料定义文件(mater.dat)中添加如下内容:


*MAT_HIGH_STRAIN_RATE

1, 7800.0, 210000.0, 0.3, 250.0, 1000.0, 0.05

解释:

  • *MAT_HIGH_STRAIN_RATE 表示定义高应变率材料模型。

  • 1 是材料编号,可以根据需要更改。

  • 7800.0 是密度(单位:kg/m³)。

  • 210000.0 是弹性模量(单位:Pa)。

  • 0.3 是泊松比。

  • 250.0 是屈服强度(单位:Pa)。

  • 1000.0 是硬化模量(单位:Pa)。

  • 0.05 是应变率敏感系数。

5. 多相材料模型

多相材料模型用于描述由多种材料组成的复合材料。这种模型通常考虑了各相材料的性质及其相互作用。多相材料模型在复合材料、生物材料等领域的应用非常广泛。

原理

多相材料模型的应力-应变关系可以通过以下公式表示:

σ=∑i=1nVi⋅σi \sigma = \sum_{i=1}^{n} V_i \cdot \sigma_i σ=i=1nViσi

其中:

  • σ\sigmaσ表示复合材料的总应力

  • ViV_iVi是第 iii相材料的体积分数

  • σi\sigma_iσi是第 iii相材料的应力

内容

在 DYNA3D 中,多相材料模型的定义通常包括以下参数:

  • 材料编号(MATID)

  • 密度(RHO)

  • 弹性模量(E)

  • 泊松比(NU)

  • 各相材料的编号

  • 各相材料的体积分数

例子

假设我们要定义一种由两相材料组成的复合材料,各相材料编号分别为 1 和 2,体积分数分别为 0.7 和 0.3。可以在材料定义文件(mater.dat)中添加如下内容:


*MAT_MULTI_PHASE

3, 7800.0, 210000.0, 0.3

1, 0.7

2, 0.3

解释:

  • *MAT_MULTI_PHASE 表示定义多相材料模型。

  • 3 是材料编号,可以根据需要更改。

  • 7800.0 是复合材料的密度(单位:kg/m³)。

  • 210000.0 是复合材料的弹性模量(单位:Pa)。

  • 0.3 是复合材料的泊松比。

  • 1, 0.7 表示第 1 相材料的编号和体积分数。

  • 2, 0.3 表示第 2 相材料的编号和体积分数。

6. 液体材料模型

液体材料模型用于描述液体在动态载荷下的行为。这种模型通常考虑了液体的不可压缩性和粘性。

原理

液体材料模型的应力-应变关系可以通过以下公式表示:

σ=−p⋅I+η⋅ϵ˙ \sigma = -p \cdot I + \eta \cdot \dot{\epsilon} σ=pI+ηϵ˙

其中:

  • σ\sigmaσ表示应力张量

  • ppp是压强

  • III是单位张量

  • η\etaη是粘度

  • ϵ˙\dot{\epsilon}ϵ˙是应变率张量

内容

在 DYNA3D 中,液体材料模型的定义通常包括以下参数:

  • 材料编号(MATID)

  • 密度(RHO)

  • 粘度(ETA)

  • 体模量(BULK)

例子

假设我们要定义一种液体材料,其密度为 1000 kg/m³,粘度为 0.001 Pa·s,体模量为 2.2 GPa。可以在材料定义文件(mater.dat)中添加如下内容:


*MAT_FLUID

1, 1000.0, 0.001, 2.2e9

解释:

  • *MAT_FLUID 表示定义液体材料模型。

  • 1 是材料编号,可以根据需要更改。

  • 1000.0 是密度(单位:kg/m³)。

  • 0.001 是粘度(单位:Pa·s)。

  • 2.2e9 是体模量(单位:Pa)。

7. 爆炸材料模型

爆炸材料模型用于描述爆炸过程中的材料行为。这种模型通常考虑了爆炸的化学反应、能量释放和高温高压等极端条件。

原理

爆炸材料模型的应力-应变关系可以通过以下公式表示:

σ=f(p,T,ρ,ϵ˙) \sigma = f(p, T, \rho, \dot{\epsilon}) σ=f(p,T,ρ,ϵ˙)

其中:

  • σ\sigmaσ表示应力张量

  • ppp是压强

  • TTT是温度

  • ρ\rhoρ是密度

  • ϵ˙\dot{\epsilon}ϵ˙是应变率张量

内容

在 DYNA3D 中,爆炸材料模型的定义通常包括以下参数:

  • 材料编号(MATID)

  • 密度(RHO)

  • 初始压强(P0)

  • 初始温度(T0)

  • 化学反应参数

  • 状态方程参数

例子

假设我们要定义一种爆炸材料,其密度为 1600 kg/m³,初始压强为 100 MPa,初始温度为 300 K,化学反应参数和状态方程参数分别为 0.5 和 1.0。可以在材料定义文件(mater.dat)中添加如下内容:


*MAT_EXPLOSIVE

1, 1600.0, 100000000.0, 300.0, 0.5, 1.0

解释:

  • *MAT_EXPLOSIVE 表示定义爆炸材料模型。

  • 1 是材料编号,可以根据需要更改。

  • 1600.0 是密度(单位:kg/m³)。

  • 100000000.0 是初始压强(单位:Pa)。

  • 300.0 是初始温度(单位:K)。

  • 0.5 是化学反应参数。

  • 1.0 是状态方程参数。

8. 摩擦材料模型

摩擦材料模型用于描述接触面之间的摩擦行为。这种模型通常考虑了法向力、切向力和摩擦系数等因素。

原理

摩擦材料模型的切向应力 τ\tauτ可以通过以下公式表示:

τ=μ⋅N \tau = \mu \cdot N τ=μN

其中:

  • τ\tauτ是切向应力

  • μ\muμ是摩擦系数

  • NNN是法向力

内容

在 DYNA3D 中,摩擦材料模型的定义通常包括以下参数:

  • 材料编号(MATID)

  • 密度(RHO)

  • 弹性模量(E)

  • 泊松比(NU)

  • 摩擦系数(MU)

例子

假设我们要定义一种摩擦材料,其密度为 7800 kg/m³,弹性模量为 210 GPa,泊松比为 0.3,摩擦系数为 0.5。可以在材料定义文件(mater.dat)中添加如下内容:


*MAT_FRICTION

1, 7800.0, 210000.0, 0.3, 0.5

解释:

  • *MAT_FRICTION 表示定义摩擦材料模型。

  • 1 是材料编号,可以根据需要更改。

  • 7800.0 是密度(单位:kg/m³)。

  • 210000.0 是弹性模量(单位:Pa)。

  • 0.3 是泊松比。

  • 0.5 是摩擦系数。

9. 粘弹性材料模型

粘弹性材料模型用于描述材料在动态载荷下的粘弹行为。这种模型通常考虑了材料的弹性响应和粘性响应的组合。粘弹性材料在受到动态载荷时,不仅表现出弹性特性,还会表现出时间依赖的粘性特性,因此适用于模拟橡胶、聚合物等材料的行为。

原理

粘弹性材料模型的应力-应变关系可以通过以下公式表示:

σ(t)=E⋅ϵ(t)+∫0tη⋅ϵ˙(τ) dτ \sigma(t) = E \cdot \epsilon(t) + \int_0^t \eta \cdot \dot{\epsilon}(\tau) \, d\tau σ(t)=Eϵ(t)+0tηϵ˙(τ)dτ

其中:

  • σ(t)\sigma(t)σ(t)表示时间 ttt时刻的应力

  • EEE是弹性模量

  • ϵ(t)\epsilon(t)ϵ(t)是时间 ttt时刻的应变

  • η\etaη是粘度

  • ϵ˙(τ)\dot{\epsilon}(\tau)ϵ˙(τ)是时间 τ\tauτ时刻的应变率

粘弹性材料模型通常采用多种形式,包括单轴粘弹性模型、广义Maxwell模型和广义Kelvin-Voigt模型等。这些模型通过不同的弹簧和阻尼器组合来描述材料的粘弹行为。

内容

在 DYNA3D 中,粘弹性材料模型的定义通常包括以下参数:

  • 材料编号(MATID)

  • 密度(RHO)

  • 弹性模量(E)

  • 泊松比(NU)

  • 粘度(ETA)

  • 损伤参数(可选)

例子

假设我们要定义一种粘弹性材料,其密度为 1200 kg/m³,弹性模量为 1.0 GPa,泊松比为 0.45,粘度为 0.01 Pa·s。可以在材料定义文件(mater.dat)中添加如下内容:


*MAT_VISCOELASTIC

1, 1200.0, 1.0e9, 0.45, 0.01

解释:

  • *MAT_VISCOELASTIC 表示定义粘弹性材料模型。

  • 1 是材料编号,可以根据需要更改。

  • 1200.0 是密度(单位:kg/m³)。

  • 1.0e9 是弹性模量(单位:Pa)。

  • 0.45 是泊松比。

  • 0.01 是粘度(单位:Pa·s)。

10. 损伤塑性材料模型

损伤塑性材料模型结合了塑性材料模型和损伤材料模型的特点,用于描述材料在塑性变形过程中逐渐损伤的行为。这种模型适用于模拟金属材料在高应力和高应变下的损伤和失效。

原理

损伤塑性材料模型通常采用von Mises屈服准则和线性硬化模型,同时引入损伤变量 DDD来描述材料的损伤程度。等效应力 σeff\sigma_{\text{eff}}σeff可以表示为:

σeff=(1−D)⋅σ \sigma_{\text{eff}} = (1 - D) \cdot \sigma σeff=(1D)σ

其中:

  • σeff\sigma_{\text{eff}}σeff是等效应力

  • DDD是损伤变量

  • σ\sigmaσ是实际应力

损伤变量 DDD通常通过以下公式演化:

D=ϵfailϵfail−ϵcrit D = \frac{\epsilon_{\text{fail}}}{\epsilon_{\text{fail}} - \epsilon_{\text{crit}}} D=ϵfailϵcritϵfail

其中:

  • ϵfail\epsilon_{\text{fail}}ϵfail是材料的失效应变

  • ϵcrit\epsilon_{\text{crit}}ϵcrit是材料的临界应变

内容

在 DYNA3D 中,损伤塑性材料模型的定义通常包括以下参数:

  • 材料编号(MATID)

  • 密度(RHO)

  • 弹性模量(E)

  • 泊松比(NU)

  • 屈服强度(SIGY)

  • 硬化模量(H)

  • 失效应变(EPSFAIL)

  • 临界应变(EPSCON)

例子

假设我们要定义一种损伤塑性材料,其密度为 7800 kg/m³,弹性模量为 210 GPa,泊松比为 0.3,屈服强度为 250 MPa,硬化模量为 1000 MPa,失效应变为 0.15,临界应变为 0.1。可以在材料定义文件(mater.dat)中添加如下内容:


*MAT_DAMAGE_PLASTIC

1, 7800.0, 210000.0, 0.3, 250.0, 1000.0, 0.15, 0.1

解释:

  • *MAT_DAMAGE_PLASTIC 表示定义损伤塑性材料模型。

  • 1 是材料编号,可以根据需要更改。

  • 7800.0 是密度(单位:kg/m³)。

  • 210000.0 是弹性模量(单位:Pa)。

  • 0.3 是泊松比。

  • 250.0 是屈服强度(单位:Pa)。

  • 1000.0 是硬化模量(单位:Pa)。

  • 0.15 是失效应变。

  • 0.1 是临界应变。

11. 损伤各向异性材料模型

损伤各向异性材料模型用于描述材料在不同方向上的损伤行为。这种模型通常考虑了材料的各向异性特性,适用于模拟复合材料、陶瓷材料等在多轴应力下的损伤和失效。

原理

损伤各向异性材料模型通常采用多个损伤变量 DiD_iDi来描述材料在不同方向上的损伤程度。等效应力 σeff\sigma_{\text{eff}}σeff可以表示为:

σeff=(1−D1)⋅(1−D2)⋅(1−D3)⋅σ \sigma_{\text{eff}} = (1 - D_1) \cdot (1 - D_2) \cdot (1 - D_3) \cdot \sigma σeff=(1D1)(1D2)(1D3)σ

其中:

  • σeff\sigma_{\text{eff}}σeff是等效应力

  • D1,D2,D3D_1, D_2, D_3D1,D2,D3是不同方向的损伤变量

  • σ\sigmaσ是实际应力

损伤变量 DiD_iDi通常通过以下公式演化:

Di=ϵfail,iϵfail,i−ϵcrit,i D_i = \frac{\epsilon_{\text{fail},i}}{\epsilon_{\text{fail},i} - \epsilon_{\text{crit},i}} Di=ϵfail,iϵcrit,iϵfail,i

其中:

  • ϵfail,i\epsilon_{\text{fail},i}ϵfail,i是第 iii方向的失效应变

  • ϵcrit,i\epsilon_{\text{crit},i}ϵcrit,i是第 iii方向的临界应变

内容

在 DYNA3D 中,损伤各向异性材料模型的定义通常包括以下参数:

  • 材料编号(MATID)

  • 密度(RHO)

  • 弹性模量(E)

  • 泊松比(NU)

  • 屈服强度(SIGY)

  • 硬化模量(H)

  • 不同方向的失效应变(EPSFAIL1, EPSFAIL2, EPSFAIL3)

  • 不同方向的临界应变(EPSCON1, EPSCON2, EPSCON3)

例子

假设我们要定义一种损伤各向异性材料,其密度为 7800 kg/m³,弹性模量为 210 GPa,泊松比为 0.3,屈服强度为 250 MPa,硬化模量为 1000 MPa,不同方向的失效应变分别为 0.15, 0.2, 0.1,不同方向的临界应变分别为 0.1, 0.15, 0.05。可以在材料定义文件(mater.dat)中添加如下内容:


*MAT_DAMAGE_ANISOTROPIC

1, 7800.0, 210000.0, 0.3, 250.0, 1000.0, 0.15, 0.2, 0.1, 0.1, 0.15, 0.05

解释:

  • *MAT_DAMAGE_ANISOTROPIC 表示定义损伤各向异性材料模型。

  • 1 是材料编号,可以根据需要更改。

  • 7800.0 是密度(单位:kg/m³)。

  • 210000.0 是弹性模量(单位:Pa)。

  • 0.3 是泊松比。

  • 250.0 是屈服强度(单位:Pa)。

  • 1000.0 是硬化模量(单位:Pa)。

  • 0.15, 0.2, 0.1 是不同方向的失效应变。

  • 0.1, 0.15, 0.05 是不同方向的临界应变。

12. 热力学材料模型

热力学材料模型用于描述材料在高温下的行为。这种模型通常考虑了温度对材料性质的影响,适用于模拟高温环境下的金属材料、复合材料等。

原理

热力学材料模型的应力-应变关系可以通过以下公式表示:

σ(T)=E(T)⋅ϵ \sigma(T) = E(T) \cdot \epsilon σ(T)=E(T)ϵ

其中:

  • σ(T)\sigma(T)σ(T)表示温度 TTT下的应力

  • E(T)E(T)E(T)是温度相关的弹性模量

  • ϵ\epsilonϵ是应变

温度相关的弹性模量 E(T)E(T)E(T)可以通过实验数据或经验公式得到。常见的经验公式包括线性温度依赖模型和非线性温度依赖模型。

内容

在 DYNA3D 中,热力学材料模型的定义通常包括以下参数:

  • 材料编号(MATID)

  • 密度(RHO)

  • 弹性模量(E)

  • 泊松比(NU)

  • 温度相关的弹性模量数据

  • 温度相关的屈服强度数据(可选)

例子

假设我们要定义一种热力学材料,其密度为 7800 kg/m³,泊松比为 0.3,温度相关的弹性模量数据如下表所示:

| 温度 (K) | 弹性模量 (Pa) |

|----------|----------------|

| 300 | 210000000000 |

| 600 | 195000000000 |

| 900 | 180000000000 |

可以在材料定义文件(mater.dat)中添加如下内容:


*MAT_THERMAL_ELASTIC

1, 7800.0, 0.3

300, 210000000000

600, 195000000000

900, 180000000000

解释:

  • *MAT_THERMAL_ELASTIC 表示定义热力学材料模型。

  • 1 是材料编号,可以根据需要更改。

  • 7800.0 是密度(单位:kg/m³)。

  • 0.3 是泊松比。

  • 接下来的几行表示温度和对应的弹性模量数据。

13. 损伤热力学材料模型

损伤热力学材料模型结合了热力学材料模型和损伤材料模型的特点,用于描述材料在高温下的损伤行为。这种模型适用于模拟高温环境下的金属材料、复合材料等的损伤和失效。

原理

损伤热力学材料模型的应力-应变关系可以通过以下公式表示:

σeff(T)=(1−D)⋅σ(T) \sigma_{\text{eff}}(T) = (1 - D) \cdot \sigma(T) σeff(T)=(1D)σ(T)

其中:

  • σeff(T)\sigma_{\text{eff}}(T)σeff(T)是温度 TTT下的等效应力

  • DDD是损伤变量

  • σ(T)\sigma(T)σ(T)是温度 TTT下的实际应力

损伤变量 DDD通常通过以下公式演化:

D=ϵfailϵfail−ϵcrit D = \frac{\epsilon_{\text{fail}}}{\epsilon_{\text{fail}} - \epsilon_{\text{crit}}} D=ϵfailϵcritϵfail

其中:

  • ϵfail\epsilon_{\text{fail}}ϵfail是材料的失效应变

  • ϵcrit\epsilon_{\text{crit}}ϵcrit是材料的临界应变

内容

在 DYNA3D 中,损伤热力学材料模型的定义通常包括以下参数:

  • 材料编号(MATID)

  • 密度(RHO)

  • 泊松比(NU)

  • 温度相关的弹性模量数据

  • 温度相关的屈服强度数据(可选)

  • 失效应变(EPSFAIL)

  • 临界应变(EPSCON)

例子

假设我们要定义一种损伤热力学材料,其密度为 7800 kg/m³,泊松比为 0.3,温度相关的弹性模量和屈服强度数据如下表所示:

| 温度 (K) | 弹性模量 (Pa) | 屈服强度 (Pa) |

|----------|----------------|----------------|

| 300 | 210000000000 | 250000000 |

| 600 | 195000000000 | 230000000 |

| 900 | 180000000000 | 200000000 |

失效应变为 0.15,临界应变为 0.1。可以在材料定义文件(mater.dat)中添加如下内容:


*MAT_DAMAGE_THERMAL_ELASTIC

1, 7800.0, 0.3

300, 210000000000, 250000000

600, 195000000000, 230000000

900, 180000000000, 200000000

0.15, 0.1

解释:

  • *MAT_DAMAGE_THERMAL_ELASTIC 表示定义损伤热力学材料模型。

  • 1 是材料编号,可以根据需要更改。

  • 7800.0 是密度(单位:kg/m³)。

  • 0.3 是泊松比。

  • 接下来的几行表示温度、对应的弹性模量和屈服强度数据。

  • 0.15, 0.1 分别表示失效应变和临界应变。

总结

在 DYNA3D 中,选择合适的材料模型对于准确模拟材料的行为至关重要。不同的材料模型适用于不同的物理现象和材料特性。通过合理配置材料参数,可以有效地模拟各种复杂材料在动态载荷下的响应。希望本节的介绍和例子能够帮助读者在使用 DYNA3D 时更好地选择和定义材料模型。

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