Abaqus常用材料参数设置

2016-12-27 by:CAE仿真在线来源:互联网

在ABAQUS中的材料库允许模拟绝大多数的工程材料,包括金属、塑料、橡胶、泡沫材料、复合材料、颗粒状土壤、岩石、以及混凝土和钢筋混凝土。广泛的材料库包含几乎所有的ABAQUS材料模型,数据可以直接输入,可以从文件中读取,也可以从材料库中导入。

三种最常用的材料模型:线弹性、金属塑性和橡胶弹性。

1.延性金属的塑性

许多金属在小应变时表现出近似线弹性的性质,材料刚度是一个常数,即杨氏或弹性模型。

Abaqus常用材料参数设置abaqus有限元图片1

2.线弹性材料模型:

只有在小的弹性应变时是有效的(一般不超过5%);

可以是各向同性、正交各向异性或者完全各向异性;

可以具有依赖与温度或者其他场变量的属性;

如果是正交各向异性或者完全各向异性,则需要采用局部坐标来定义材料。

在ABAQUS/CAE中定义线弹性:

Abaqus常用材料参数设置abaqus有限元图片2

在高应力(应变)的情况下,金属开始具有非线性、非弹性的行为,称其为塑性。

Abaqus常用材料参数设置abaqus有限元图片3

在ABAQUS/CAE中定义塑性

在ABAQUS中定义塑性数据时,必须采用真实应力和真实应变。而通常由实验得到的数据常常是以名义应力和名义应变的值给出。在这种情况下,必须将塑性材料的数据从名义应力/应变值转化为真实应力/应变值。经转化,最后得到真实应力和名义应力和名义应变之间的关系:

Abaqus常用材料参数设置abaqus有限元培训教程图片4

ABAQUS会在提供的数据点之间进行线性差值(或者,在ABAQUS/Explicit中采用规则化数据)得到材料响应,并假设在输入数据定义范围之外的响应为常数。

Abaqus常用材料参数设置abaqus有限元培训教程图片5

3.超弹性(Hyperelasticity)

典型的橡胶材料的应力-应变行为是高度的非线性,如图所示。这种材料行为称为超弹性,超弹性材料的变形在大应变时(通常超过100%)仍然保持为弹性。

Abaqus常用材料参数设置abaqus有限元培训教程图片6

ABAQUS在模拟超弹性的时候,做出如下的假设:

材料行为时弹性;

材料行为时各向同性;

模拟将考虑几何非线性;

另外,ABAQUS/Standard默认材料是不可压缩的。ABAQUS/Explicit假设材料是接近不可压缩的(默认的泊松比是0.475)。弹性泡沫是另一类高度非线性的弹性材料。他们与橡胶材料不同,当承受压力载荷时,他们具有非常大的可压缩性。在ABAQUS中,应用不同的材料模型来模拟他们。常用的有多项式模型、Ogden模型、Arruda-Boyce模型、Marlow模型和van der Waals模型等。