ANASYS/LS-DYNA中如何模拟单元失效

2016-09-25 by:CAE仿真在线来源:互联网

ANASYS/LS-DYNA中如何模拟单元失效?

LS-DYNA3D提供了精确的爆炸模拟方法:

1、利用状态方程模拟爆炸过程中压力与体积的关系;

2、采用Lagrange方法与ALE方法模拟炸药与被爆破结构之间的关系。在Lagrange方法中,炸药单元与结构单元之间可以通过公用节点方式建立联系,也可以通过接触定义二者之间的载荷传递,在ALE方法中,将炸药定义成流体以避免爆炸过程中网格的过分畸变对计算结果产生不利影响。

单元失效的

关键字:*MAT_ADD_EROSION

单元失效控制参数含义

参数名称	说明
MID	添加失效准则的材料编号
EXCL	排除数字,本关键字所涉及的各个失效判据是彼此独立的,当任意一个失效判据满足时,单元被删除,当某个失效判据中的失效常数设置成这个“排除数字”时,该失效判据就不起作用了,这样可以节约计算成本
PFAIL	失效压力P min(压缩为正),当P≤ P min时,材料失效
SIGP1	失效主应力 σmax,当 σ1 ≧ σmax时材料失效
SIGVM	失效等效应力 ,当时材料失效
EPSP1	失效主应变 εmin,当 ε1 ≧ εmin时材料失效
EPSSH	失效剪应变 γmin,当 γ1 ≧ γmin时材料失效
SIGTH	极限应力σ0
IMPULSE	失效应力冲量K
FAILTM	失效时间,当求解时间超过该时间时,材料失效

14个变量数组

用户材料子程序数组含义

数组名称	说明
cm	用户指定的材料参数数组,如弹性模量、泊松比等
eps	当前时步的应变增量数组(共6个分量),除以当前的时间步长dt可以得到应变率
sig	本子程序计算得到的应力数组(共6个分量),在UMAT中,前一步计算得到的sig(t时刻的应力)被传递到子程序中,根据增量法由应变增量eps计算应力增量,在子程序结束前将应力累加,得到当前时刻(t+dt)的单元应力并返回主程序
hisv	用户自定义的历史变量,可以用来存储计算中间值。历史变量可以设定大于或等于0且小于100的数,历史变量适用于每个单元(或高斯点),它们可以被用作如标识、中间积分的储存、累计塑性应变及用户想存放的任何变量。历史变量是一组两个时间之间的被储存的组数。在下一次重新进入用户子程序时,程序可以使用这些信息
dt	当前时步的时间步长
capa	壳单元的横向剪应力系数
etype	单元类型。主要有3种单元类型:BRICK、BEAM、SHELL
time	当前计算时间
i	单元内部ID,据此可以获得对应的单元外部ID、节点ID(内部与外部)、节点坐标、Part ID(内部与外部)等信息
ixs	节点内部ID、PART ID与单元内部ID之间的二维对应数组
x	节点内部ID与节点坐标之间的对应数组
k	Ixs数组长度
j	与内部单元ID相关的一个数组

H-J-C模型

该模型主要应用于高应变率、大变形下的混凝土与岩石模拟。在LS-DYNA3D中H-J-C模型的定义方式为*MAT_JOHNSON_HOLMGUIST_CONCRE E,材料编号为111。

H-J-C模型综合考虑了大变形、高应变率、高压效应,其等效屈服强度是压力、应变率及损伤的函数,而压力是体积应变(包括永久压垮状态)的函数,损伤累计时塑性体积应变、等效塑性应变及压力的函数。H-J-C模型的强度以规范化等效应力描述:

式中, ,为实际等效应力与静态屈服强度之比; ,为无量纲压力; ,为无量纲应变率。

损伤因子D(0≤D≤1)由等效塑性应变和塑性体积应变累加得到

式中, 为等效塑性应变增量;为等效体积应变增量。

为常压P下材料断裂时的塑性应变; 与为规范化压力与材料所能承受的规范化最大拉伸静水压力;D1与D2为损伤常数。

弹性损伤模型

该模型主要应用于混凝土的模拟,定义方式为*MAT_BRITLE_DAMAGE,材料编号为96。表列出了其材料参数。

混凝土弹性损伤模型材料参数

弹性模量/Pa	泊松比	密度/kg*m-3	拉伸极限/Pa	剪切极限/Pa
40E9	0.2	2.5E3	5E6	6E6

用户材料参数

在LS-DYNA3D中,关键字*MAT_USER_DEFINED_MATERIAL_MODELS用来定义用户材料参数。在计算输入文件中,材料编号41~50预留给用户自定义材料模型,分别对应Subroutine umat41-umat45。

下表列出了*MAT_USER_DEFINED_MATERIAL_MODELS中主要的控制参数。

计算输入文件控制参数含义

参数名称	说明
MID	材料在计算输入文件中的编号
RO	材料密度
MT	用户材料编号(41~50),41表明使用Subroutine umat41材料子程序
LMC	材料参数数组(cm数组)长度
NHV	历史变量数组(hisv数组)长度
IORTHO	设置成1表明材料为正交各向异性
IBULK	体积模量在材料参数数组中的位置
IG	剪切模量在材料参数数组中的位置
IVEC	向量化标志
ITHERM	设置成1计算单元温度
P1~Pu	材料参数具体数值