AUTODYN_Chapter 9_材料模型课件.ppt

第九章 AUTODYN 材料模型;显式动力学 (ANSYS)中的材料模型;AUTODYN 材料模型;AUTODYN附加材料模型;带能量项的 状态方程EOS g = 理想气体参数 r = 密度, e = 比内能 绝热常数, C 输入一个不等于0的值计算绝热反应 P/ρg = C 压力换算 减去大气压力 ; 用来表达过热流体材料的膨胀和气化行为 例如. 反应堆冷却 和 可压缩状态方程一起使用 单相区域使用Gruneisen状态方程 饱和曲线作为参考曲线 材料饱和曲线可以再用户子程序 EXTAB中定义 AUTODYN提供水的饱和曲线;Sesame 库;考虑积累效应，强度逐步降低 早期模型主要用于脆性材料的 先前的Johnson-Holmquist 模型 使用用户子程序建立模型 多个用户子程序的有效结合;模型的强度数据通过10点分段线性曲线定义 轴向力- 轴向应变 轴11 力矩-曲率 轴 11 力矩-曲率 轴 22 力矩-曲率 轴 33 试验得到的载荷-位移曲线直接添加到模型里面，以便取得理想的结构响应 定义单元轴向、扭矩和弯矩响应的四条曲线数据不存在内在联系;Courtesy of AWE (A), UK;Courtesy Sandia National Lab.;用来定义刚性体 显式动力学(ANSYS)中定义刚性体的不同方式 在标准材料输入窗口选择 “EOS Rigid” 用刚性材料填充任意非结构化网格 不适用于结构化网格 刚性材料单元就是一个带有质量/惯量特性的单个刚体 质量/惯量特性定义方式 材料密度和单元体积 材料中有明确定义 使用一个刚体材料定义多个刚体;可变性弹丸 刚性弹丸; 例子: 金属板成型 刚性冲头和模具 非结构壳 (主四边形) 工件 ; AUTODYN 可以为模型定义大载荷谱条件下的各向异性材料模型 正交各向异性线弹性响应 (结构加载) 正交各向异性弹性刚度矩阵 线性体积响应 正交各向异性线弹性响应 与非线性状态方程的耦合 (瞬态冲击加载) 改进的正交各向异性弹性刚度矩阵 非线性体积响应 正交各向异性塑性 广义二次屈服面 正交各向异性失效 损伤失效 脆性失效;正交各向异性 状态方程;;;;屈服面形状通过系数矩阵定义, aij 硬化参数, k 广义形式简化为： Hills 正交各向异性屈服函数 Von-mises 屈服函数 ; 正交各向异性失效 : 脆性 Failure 三个正交各向异性脆性失效准则 材料应力 材料应变 材料应力/应变 可以在每个主材料方向指定拉应力/应变和剪切应力/应变;;正交各向异性失效 : 损伤模型 失效开始后, 程序会计算损伤张量用来降低屈服面强度 ; KEVLAR?-epoxy材料的静态拉伸实验;例子: 破片碰撞 GFRP 靶;层状复合壳 主要用于结构载荷（非冲击载荷）作用下的薄壳结构 层状复合壳通过 “Fill” 功能建模 选择 Composite 按钮 每一层连同法线初始条件被应用到网格 层数可以使任意的，可以选择和存储 每一层可以使各项同性和正交各向异性 对正交各向异性材料必须指定 11 方向 每一层有一个厚度 每一层能独立查看;层状复合壳 材料模型 与标准壳单元协调的材料模型可以用于复合壳单元 正交各向异性材料 需定义材料方向 Tsai-Wu, Hoffman 和 Tsai-Hill 失效准则 包含压缩和拉伸失效 仅体积失效 材料方向 11 和22 位于壳平面 33 为厚度方向 材料轴选项 I-J-K (推荐) 默认 11 : 指标k增加的方向 q 为11 方向绕单元中心的转角 22 垂直于 11 在单元平面 X-Y-Z ;例子: 鸟撞机翼 (机翼使用复合壳);爆炸过程 时间起爆 初始起爆点/平面 压缩起爆 不推荐 不完善的物理过程 用点火和增长（ignition and growth） 模型代替 爆炸产物的膨胀 (气体) JWL 状态方程 (Jones, Wilkins, Lee);Detonation Fronts;时间起爆 直接起爆 起爆时间通过起爆点到单元中心的直线距离来计算 间接起爆 起爆路径绕过惰性材料的最短有效路径决定 ;时间起爆 间接多点起爆 起爆点2是准确计算shadow区域起爆时间的关键 ;直接起爆 间接起爆，1个起爆点 间接起爆，2个起爆点 间接起爆，3个起爆点 ;JWL状态方程 用来描述炸药爆炸产物 (气体)的高速膨胀 JWL 状态方程是一个经验公式，所需的数据均来源于数值和物理实验 提供了很多常用炸药的数据 膨胀气体的压力通过下式计算： A