ANASYS/LS-DYNA中如何模擬單元失效

2016-09-25 by:CAE仿真在線來源:互聯網

ANASYS/LS-DYNA中如何模擬單元失效?

LS-DYNA3D提供了精確的爆炸模擬方法:

1、利用狀態方程模擬爆炸過程中壓力與體積的關系;

2、采用Lagrange方法與ALE方法模擬炸藥與被爆破結構之間的關系。在Lagrange方法中,炸藥單元與結構單元之間可以通過公用節點方式建立聯系,也可以通過接觸定義二者之間的載荷傳遞,在ALE方法中,將炸藥定義成流體以避免爆炸過程中網格的過分畸變對計算結果產生不利影響。

單元失效的

關鍵字:*MAT_ADD_EROSION

單元失效控制參數含義

參數名稱	說明
MID	添加失效準則的材料編號
EXCL	排除數字,本關鍵字所涉及的各個失效判據是彼此獨立的,當任意一個失效判據滿足時,單元被刪除,當某個失效判據中的失效常數設置成這個“排除數字”時,該失效判據就不起作用了,這樣可以節約計算成本
PFAIL	失效壓力P min(壓縮為正),當P≤ P min時,材料失效
SIGP1	失效主應力 σmax,當 σ1 ≧ σmax時材料失效
SIGVM	失效等效應力 ,當時材料失效
EPSP1	失效主應變 εmin,當 ε1 ≧ εmin時材料失效
EPSSH	失效剪應變 γmin,當 γ1 ≧ γmin時材料失效
SIGTH	極限應力σ0
IMPULSE	失效應力沖量K
FAILTM	失效時間,當求解時間超過該時間時,材料失效

14個變量數組

用戶材料子程序數組含義

數組名稱	說明
cm	用戶指定的材料參數數組,如彈性模量、泊松比等
eps	當前時步的應變增量數組(共6個分量),除以當前的時間步長dt可以得到應變率
sig	本子程序計算得到的應力數組(共6個分量),在UMAT中,前一步計算得到的sig(t時刻的應力)被傳遞到子程序中,根據增量法由應變增量eps計算應力增量,在子程序結束前將應力累加,得到當前時刻(t+dt)的單元應力并返回主程序
hisv	用戶自定義的歷史變量,可以用來存儲計算中間值。歷史變量可以設定大于或等于0且小于100的數,歷史變量適用于每個單元(或高斯點),它們可以被用作如標識、中間積分的儲存、累計塑性應變及用戶想存放的任何變量。歷史變量是一組兩個時間之間的被儲存的組數。在下一次重新進入用戶子程序時,程序可以使用這些信息
dt	當前時步的時間步長
capa	殼單元的橫向剪應力系數
etype	單元類型。主要有3種單元類型:BRICK、BEAM、SHELL
time	當前計算時間
i	單元內部ID,據此可以獲得對應的單元外部ID、節點ID(內部與外部)、節點坐標、Part ID(內部與外部)等信息
ixs	節點內部ID、PART ID與單元內部ID之間的二維對應數組
x	節點內部ID與節點坐標之間的對應數組
k	Ixs數組長度
j	與內部單元ID相關的一個數組

H-J-C模型

該模型主要應用于高應變率、大變形下的混凝土與巖石模擬。在LS-DYNA3D中H-J-C模型的定義方式為*MAT_JOHNSON_HOLMGUIST_CONCRE E,材料編號為111。

H-J-C模型綜合考慮了大變形、高應變率、高壓效應,其等效屈服強度是壓力、應變率及損傷的函數,而壓力是體積應變(包括永久壓垮狀態)的函數,損傷累計時塑性體積應變、等效塑性應變及壓力的函數。H-J-C模型的強度以規范化等效應力描述:

式中, ,為實際等效應力與靜態屈服強度之比; ,為無量綱壓力; ,為無量綱應變率。

損傷因子D(0≤D≤1)由等效塑性應變和塑性體積應變累加得到

式中, 為等效塑性應變增量;為等效體積應變增量。

為常壓P下材料斷裂時的塑性應變; 與為規范化壓力與材料所能承受的規范化最大拉伸靜水壓力;D1與D2為損傷常數。

彈性損傷模型

該模型主要應用于混凝土的模擬,定義方式為*MAT_BRITLE_DAMAGE,材料編號為96。表列出了其材料參數。

混凝土彈性損傷模型材料參數

彈性模量/Pa	泊松比	密度/kg*m-3	拉伸極限/Pa	剪切極限/Pa
40E9	0.2	2.5E3	5E6	6E6

用戶材料參數

在LS-DYNA3D中,關鍵字*MAT_USER_DEFINED_MATERIAL_MODELS用來定義用戶材料參數。在計算輸入文件中,材料編號41~50預留給用戶自定義材料模型,分別對應Subroutine umat41-umat45。

下表列出了*MAT_USER_DEFINED_MATERIAL_MODELS中主要的控制參數。

計算輸入文件控制參數含義

參數名稱	說明
MID	材料在計算輸入文件中的編號
RO	材料密度
MT	用戶材料編號(41~50),41表明使用Subroutine umat41材料子程序
LMC	材料參數數組(cm數組)長度
NHV	歷史變量數組(hisv數組)長度
IORTHO	設置成1表明材料為正交各向異性
IBULK	體積模量在材料參數數組中的位置
IG	剪切模量在材料參數數組中的位置
IVEC	向量化標志
ITHERM	設置成1計算單元溫度
P1~Pu	材料參數具體數值