Abaqus常用材料參數(shù)設置

2016-12-27 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

在ABAQUS中的材料庫允許模擬絕大多數(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,也可以從材料庫中導入。

三種最常用的材料模型:線彈性、金屬塑性和橡膠彈性。

1.延性金屬的塑性

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

Abaqus常用材料參數(shù)設置abaqus有限元圖片1

2.線彈性材料模型:

只有在小的彈性應變時是有效的(一般不超過5%);

可以是各向同性、正交各向異性或者完全各向異性;

可以具有依賴與溫度或者其他場變量的屬性;

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來定義材料。

在ABAQUS/CAE中定義線彈性:

Abaqus常用材料參數(shù)設置abaqus有限元圖片2

在高應力(應變)的情況下,金屬開始具有非線性、非彈性的行為,稱其為塑性。

Abaqus常用材料參數(shù)設置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,必須采用真實應力和真實應變。而通常由實驗得到的數(shù)據(jù)常常是以名義應力和名義應變的值給出。在這種情況下,必須將塑性材料的數(shù)據(jù)從名義應力/應變值轉(zhuǎn)化為真實應力/應變值。經(jīng)轉(zhuǎn)化,最后得到真實應力和名義應力和名義應變之間的關系:

Abaqus常用材料參數(shù)設置abaqus有限元培訓教程圖片4

ABAQUS會在提供的數(shù)據(jù)點之間進行線性差值(或者,在ABAQUS/Explicit中采用規(guī)則化數(shù)據(jù))得到材料響應,并假設在輸入數(shù)據(jù)定義范圍之外的響應為常數(shù)。

Abaqus常用材料參數(shù)設置abaqus有限元培訓教程圖片5

3.超彈性(Hyperelasticity)

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

Abaqus常用材料參數(shù)設置abaqus有限元培訓教程圖片6

ABAQUS在模擬超彈性的時候,做出如下的假設:

材料行為時彈性;

材料行為時各向同性;

模擬將考慮幾何非線性;

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