Abaqus常用材料參數(shù)設(shè)置

2016-12-27 by:CAE仿真在線(xiàn) 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

在ABAQUS中的材料庫(kù)允許模擬絕大多數(shù)的工程材料,包括金屬、塑料、橡膠、泡沫材料、復(fù)合材料、顆粒狀土壤、巖石、以及混凝土和鋼筋混凝土。廣泛的材料庫(kù)包含幾乎所有的ABAQUS材料模型,數(shù)據(jù)可以直接輸入,可以從文件中讀取,也可以從材料庫(kù)中導(dǎo)入。

三種最常用的材料模型:線(xiàn)彈性、金屬塑性和橡膠彈性。

1.延性金屬的塑性

許多金屬在小應(yīng)變時(shí)表現(xiàn)出近似線(xiàn)彈性的性質(zhì),材料剛度是一個(gè)常數(shù),即楊氏或彈性模型。

Abaqus常用材料參數(shù)設(shè)置abaqus有限元圖片1

2.線(xiàn)彈性材料模型:

只有在小的彈性應(yīng)變時(shí)是有效的(一般不超過(guò)5%);

可以是各向同性、正交各向異性或者完全各向異性;

可以具有依賴(lài)與溫度或者其他場(chǎng)變量的屬性;

如果是正交各向異性或者完全各向異性,則需要采用局部坐標(biāo)來(lái)定義材料。

在ABAQUS/CAE中定義線(xiàn)彈性:

Abaqus常用材料參數(shù)設(shè)置abaqus有限元圖片2

在高應(yīng)力(應(yīng)變)的情況下,金屬開(kāi)始具有非線(xiàn)性、非彈性的行為,稱(chēng)其為塑性。

Abaqus常用材料參數(shù)設(shè)置abaqus有限元圖片3

在ABAQUS/CAE中定義塑性

在ABAQUS中定義塑性數(shù)據(jù)時(shí),必須采用真實(shí)應(yīng)力和真實(shí)應(yīng)變。而通常由實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)常常是以名義應(yīng)力和名義應(yīng)變的值給出。在這種情況下,必須將塑性材料的數(shù)據(jù)從名義應(yīng)力/應(yīng)變值轉(zhuǎn)化為真實(shí)應(yīng)力/應(yīng)變值。經(jīng)轉(zhuǎn)化,最后得到真實(shí)應(yīng)力和名義應(yīng)力和名義應(yīng)變之間的關(guān)系:

Abaqus常用材料參數(shù)設(shè)置abaqus有限元培訓(xùn)教程圖片4

ABAQUS會(huì)在提供的數(shù)據(jù)點(diǎn)之間進(jìn)行線(xiàn)性差值(或者,在ABAQUS/Explicit中采用規(guī)則化數(shù)據(jù))得到材料響應(yīng),并假設(shè)在輸入數(shù)據(jù)定義范圍之外的響應(yīng)為常數(shù)。

Abaqus常用材料參數(shù)設(shè)置abaqus有限元培訓(xùn)教程圖片5

3.超彈性(Hyperelasticity)

典型的橡膠材料的應(yīng)力-應(yīng)變行為是高度的非線(xiàn)性,如圖所示。這種材料行為稱(chēng)為超彈性,超彈性材料的變形在大應(yīng)變時(shí)(通常超過(guò)100%)仍然保持為彈性。

Abaqus常用材料參數(shù)設(shè)置abaqus有限元培訓(xùn)教程圖片6

ABAQUS在模擬超彈性的時(shí)候,做出如下的假設(shè):

材料行為時(shí)彈性;

材料行為時(shí)各向同性;

模擬將考慮幾何非線(xiàn)性;

另外,ABAQUS/Standard默認(rèn)材料是不可壓縮的。ABAQUS/Explicit假設(shè)材料是接近不可壓縮的(默認(rèn)的泊松比是0.475)。彈性泡沫是另一類(lèi)高度非線(xiàn)性的彈性材料。他們與橡膠材料不同,當(dāng)承受壓力載荷時(shí),他們具有非常大的可壓縮性。在ABAQUS中,應(yīng)用不同的材料模型來(lái)模擬他們。常用的有多項(xiàng)式模型、Ogden模型、Arruda-Boyce模型、Marlow模型和van der Waals模型等。