【讨论】材料模型选用及个参数的详细说明

chunyu

材料模型的正确选用与材料参数的准确设置，对计算结果精度的影响怎么强调都不为过。我提议大家把自己用过的材料模型背景，参数含义及获取方法，使用方法集中起来，以后就可以做一个参考。实际上，模拟分析很大一部分精力都花费在这上面上了。可按下列格式：
（1）概述：主要是背景及命令或GUI
（2）参数含义及获取方法
（3）实例
  
让我们团结起来！

chunyu

先提供一个单项复合材料的例子。
（1）欲用单项连续纤维增强热塑性树脂基复合材料制作高速公路防护栏，需要进行撞击计算。
http://www.simwe.com/cgi-bin/ut/topic_show.cgi?id=16088&h=1&bpg=1&age=0
因为只用一层单向材料，并且按国家标准规定，撞击后不应产生塑性变形，因此选用“弹性正交各向异性材料”。
（2）材料参数：
     三个杨氏模量：EX,EY,EZ(二维单元如板，壳等，EZ不输入）。
     三个剪切模量：Gxy,Gyz,Gxz(二维单元后两个模量不输入）。
     泊松比：Uxy,Uyz,Uxz
     所有的材料参数均可通过常规的试验方法测定，不多叙述。
     材料局部坐标系统：制定材料的X,Y,Z方向，用命令EDLCS建立
（3）使用注意事项：
     利用MESHTOOL划分网格时，应该按下set按钮指明单元坐标系统(element coordinate system)，以使单元
     的取向和材料方向保持一致。这一点对Shell单元尤其重要。这一点可参考ansys帮助“element coordinate  
     system”。

flyinggrg

绝对赞同.
  

chunyu

产生塑性变形的金属材料。
（1)模拟汽车撞击，车体发生塑性变形。所用材料为低碳钢。选用分段线形各向同性材料（Piecewise Linear Plasticity）。
（2)参数
//定义应力－－应变曲线
TruStran(1)=0,.08,.16,.4,.75
TruStres(1)=207e6,250e6,275e6,290e6,300e6
EDCURVE,ADD,1,TruStran (1),TruStres(1)
  
MPMOD,1,28//定义材料模式   
MP,ex,1,207e9  //杨氏模量
MP,nuxy,1,.30            //泊松比
MP,dens,1,7830  //密度
TB,PLAW,,,,8             //指明分段线形
TBDATA,1,207e6  //屈服强度
TBDATA,3,.75  //失效应变
TBDATA,4,40.0  // C，应变速率参数
TBDATA,5,5.0  // P，应变速率参数  
TBDATA,6,1  //上面定义的真实应力应变曲线
（3)C 和 P 是 Cowper-Symonds 模型的应变速率参数。具体测试方法不好意思，我也不知道。但该模型比较普遍，上网搜索一下，很容易找到测试方法。

sdyyds

用命令流输入参数太烦琐了吧？
直接在K文件中输入不就行了吗？
记那么多烂命令做什么？
到最后还要修改K文件！
先随便用个材料模型划分网格。然后在K文件中修改不是简单方便吗？

ls_dyna

严重赞同楼主的想法！！！
不知道那位知道如何获取爆炸时岩石的参数，选哪个模型呢？

chunyu

我觉得对初学者，明白易懂的解释比效率可能更为重要。至于用命令还是修改k文件，这都无所谓，关键是能让不懂的人看到后能懂。
一个人的力量很有限，我希望大家能一起努力，把各种材料模型总结出来，这对后学者会有很大帮助。另外，我想各位作模拟总不能只局限于金属材料吧？！

chunyu

线弹性模型（Linear Elastic Models）。比较简单。
注意，这几种材料不牵涉塑性变形，计算应限制在线弹性范围内，应力不能超过屈服极限。
（1）各向同性弹性材料
命令如下：
MP,DENS -密度  
MP,EX -弹性模量 (缺省 = 30e6)  
MP,NUXY - 泊松比 (缺省 = .3)  
（2）正交各向异性材料。见第一个帖子。不多叙述，注意坐标就行了。
（3）弹性各向异性材料
需要组成刚度矩阵的21个常数，该材料仅适用于solid164和plane162单元。
同样，该材料也需用EDLCS命令定义主方向（1，2，3）。21个刚度矩阵常数可以由工程常数(Ex,Ey,Gxy,uxy等）换算而得，这些工程常数由常规试验测得。具体换算关系，可以参考任意本《复合材料力学》的书籍。
EDLCS,ADD,20,0,1,0,1,0,0//定义材料的主方向
..........................................
MP, DENS//密度  
TB, ANEL//定义刚度矩阵  
//输入21个常数，由工程常数计算而得。
TBDATA, 1, C11, C12, C22, C13, C23, C33   
TBDATA, 7, C14, C24, C34, C44, C15, C25  
TBDATA, 13, C35, C45, C55, C16, C26, C36  
TBDATA, 19, C46, C56, C66

chunyu

非线形超弹性材料模型，如各类橡胶。
（1）Blatz-Ko 橡胶
这种橡胶模型适用于应变不是很大的场合，只需输入密度和剪切模量，应用比较简单。
（2）Mooney-Rivlin橡胶
类似于ansys中的两参数Mooney-Rivlin模型。Mooney-Rivlin参数的取得可参见<2002年 ansys论文集>,上面一篇文章讲的比较详细。
参数输入有两种办法，其一是直接输入上述两个参数，其二是输入试验曲线，有程序自动计算所需的参数。泊松比最好大于0.49。
方法1，直接输入：
TB, MOONEY,,,,0  
TBDATA, 1, C10  
TBDATA, 2, C01   
方法2，输入试验曲线：
首先做试验，测定形变和力的关系曲线。然后应用EDCURVE命令定义一条曲线。
TB, MOONEY,,,,2//设为2  
TBDATA, 1, 0  
TBDATA, 2, 0//设为0，表示利用试验曲线
TBDATA, 3, C3 (试样标定长度 ）  
TBDATA, 4, C4 (试样标定宽度)  
TBDATA, 5, C5 (试样厚度)  
TBDATA, 6, C6 (上面定义的曲线的 ID)  
试验时，拉伸变形和力均为正值，压缩时变形和力均设为负值。试验方法参见
<2002年 ansys论文集>,比较繁琐。如果将C3,C4,C5均设为1的话，变形－力曲线就变成工程应力－应变曲线了。

chunyu

粘弹性材料模型。
弹性和塑性理论中，一般不考虑时间和速率对应力－应变关系的影响，但对陶瓷，玻璃，高分子这类材料，其力学性能会根据时间而改变，产生蠕变或松弛现象。对这类材料，应用粘弹性材料模型。
、、、、、、、、、、、
MP,dens//定义密度
TB, EVISC  
TBDATA, 46, G0  
TBDATA, 47,  G&
TBDATA, 48, K  
TBDATA, 61, 1/b
各参数含义如下：
粘弹性材料的剪切模量与时间满足一下关系：
G＝G&＋（G0－G&)*exp(-b*t)
G0，初始剪切模量，即刚加载时的剪切模量。
G&,最终剪切模量，即加载时间为无穷大时的剪切模量；
t 时间
所以，各参数很容易获取。

chunyu

下面慢慢讨论塑性材料模型。材料发生塑性变形时选用这类材料模型。但类型很多，请各位大侠一同出手。

johnsaint

我觉得应该专门开个材料板块。
毕竟不管是什么样的仿真模拟软件，材料模型不会差别太大。基本数据都应该是通用的。仿真结果的正确与否，除了跟单元类型，网格划分等等相关以外，材料模型无疑也是绝对重要。现在，有的计算结果，是在试验的基础上去再现试验现象，而其中的材料参数可能是被改得一塌糊涂。当然，如果这样改来改去能够较准确地预测某类问题，说不定就又有新发现了。哈哈

lxr118

不是不跟贴，我觉得这很好
可是我是初学者，记下来的都是从别人的论文或书中直接得到的K文件格式

pbnql

双手赞成chunyu的建议及举措，毕竟极专业的人少之又少，故将复杂的东西解释简单化，能使多数初学者快速入门，才能芝麻开花，大家以后才有机会共同探讨复杂的问题

hong_nan

楼上的老兄，我在用粘弹模型。有个问题想请教一下。1/b 是代表什么？数值怎么查？如果是岩石（花岗岩）？我看帮助文件了，但还是很模糊。谢谢。

chunyu

粘弹模型里有这个参数吗？1/b

bh3

谢谢， 你很热心， 我在看你每一个贴子，不过是初学，没办法回复什么
我做复合材料振动，在看文章阶段

helib_lxf

到哪儿去查失效应变?我看到有些例子中将它定为0.8,但不知道从哪儿查到的,哪位能够给提供一本好的手册能够查到这些参数,谢谢!

寒啸

我这里填了一个复合材料的卡，但不是很理想，请高手帮忙看看哪地方不对，欢迎大家一起讨论，共同进步！