一、關(guān)于dyna中材料失效準則的定義

   有些材料類型中有關(guān)于失效準則的定義，但是也有些材料類型沒有失效準則的材料類型，這時需要額外的失效準則定義，與材料參數(shù)一塊定義材料特性。需要用到 *mat_add_erosion關(guān)鍵字，對于這個關(guān)鍵字有幾個需要注意的地方。

1、材料的通用性破壞準則：`

材料通常為拉破壞或者剪切破壞，靜水壓是以壓為正，拉為負，所以靜水壓破壞就是給出最小的承受壓力，當然需要小于0（即拉力），如果靜水壓小于該值，則材料破壞。相反，應力則是以壓為負，拉為正，故最大主應力或最大等效應力或最大剪應力破壞等等都是給出最大的應力極限，當然大于0，如果拉應力大于該值，則材料破壞，無論是 *MAT_ADD_EROSION，還是材料內(nèi)部自帶的破壞準則還是其他軟件，都遵循以上準則。

注意：屈服不是失效。

2、單元失效模擬的功能與目的

單元刪除功能是為了克服有限元本身的缺陷而提出的一項方法，由于有限元本身是基于連續(xù)介質(zhì)力學的，而在連續(xù)介質(zhì)力學中，所研究的物體需要是連續(xù)的，既物質(zhì)域在空間中連續(xù)。在這樣的理論假設框架下，單元本身是不會消失的。然而在實際情況下，由于損傷斷裂的存在，勢必會使得一些單元消失或者完全的失效，所以為了能夠模擬這種情況，DYNA 提供了單元失效功能。

破壞、失效、斷裂，都是工程性的概念，它表示在達到某一準則后，結(jié)構(gòu)、構(gòu)件、或者構(gòu)件中的某一部分，從結(jié)構(gòu)中退出工作，不再影響整體結(jié)構(gòu)的受力。而從有限元概念上說，對上述機制的模擬，基本手段都是一樣的，就是當滿足某一指標（比如某個應變大小）后，將一個單元或者一個積分點的質(zhì)量、剛度和應力、應變都設為零（或者非常接近與零），這樣它在整體結(jié)構(gòu)計算中就不再發(fā)揮作用，進而實現(xiàn)了退出工作機制的模擬。所以，無論是把纖維模型中的某個纖維、或者分層殼模型中的某一層、或者實體模型中的某個積分點，或者結(jié)構(gòu)中的某個單元，讓其不再參與整體結(jié)構(gòu)計算，都可以達到模擬破壞退出工作的目的。而所謂單元生死技術(shù)，是上述基本概念在有限元程序中的一個“打包”應用。它除了讓單元不再參與計算外，一般還有一個重要的附加功能，就是對僅和“被殺死”單元相連的“孤島”節(jié)點，讓其自由度不再參與整體結(jié)構(gòu)計算，以減少計算困難。而后來有限元程序的前后處理又不斷改進，可以做到在后處理里面“看不到”已殺死的單元，這樣就顯得更加真實。但正因為這些包裝，使得很多人反而忘記了所謂單元生死技術(shù)的基本概念。

所以，不要被單元生死嚇到，即便是有限元程序不提供“單元生死”功能，通過適當?shù)脑O計單元質(zhì)量、剛度和應力應變矩陣，也可以實現(xiàn)單元生死同樣的效果。至于構(gòu)件的部分或局部破壞（諸如鋼筋的斷裂），更是有多種實現(xiàn)方法，使用者可以靈活掌握。

3、關(guān)于關(guān)鍵字參數(shù)

這個參數(shù)有兩行參數(shù)，第一行：MID（MID - 待失效的材料編號），excl（排除數(shù)字，任意假設）；第二行：PFAIL（失效壓力），SIGPI（失效主應力），SIGVM（失效等效應力，一般指抗拉強度），EPSPI（失效主應變），EPSSH（失效剪應變），SIGTH（極限應力），IMPULSE（失效應力沖量），F(xiàn)AILTM（失效時間）。

其中excl為排除數(shù)字，這個數(shù)字可以任意定義，如果第二行某個參數(shù)和這個數(shù)據(jù)相同，那么該參數(shù)定義的失效準則就被忽略。（第二行可以定義很多準則）。不選用其它失效準則不能留空，必須要填排除數(shù)字。

關(guān)于 PFAIL 關(guān)鍵字的說明：此關(guān)鍵字表示物體的靜水壓破壞，即各個方向受到相同壓力時的破壞準則，其中壓為正，拉為負，一般材料尤其是混凝土材料都是拉伸破壞，故此參數(shù)一般定義為負數(shù)，對于大小比較的是代數(shù)值的大小，因此當?shù)陀诖藴蕜t即拉應力超過允許數(shù)值，材料即宣告破壞（類似抗壓強度）。當實際的靜水壓力（其實應該是拉力）小 (大？) 于此值（代數(shù)大小），材料即宣告破壞。

 除最后一個是關(guān)于時間的破壞準則外，其余的六個破壞準則都是正數(shù)，表示拉力，當計算的數(shù)值大于此值時材料失效刪除。

 4、關(guān)于材料失效;

壓縮破壞在這個關(guān)鍵字中無法體現(xiàn)，要想施加壓縮破壞準則，必須要自己定義關(guān)鍵字參數(shù)，即進行二次開發(fā)。另外，需要說明的是，動態(tài)破壞的基本特性是時率相關(guān)性和損傷積累性，損傷這一塊，特別是微觀上真實的損傷，而不是宏觀上的唯象損傷，DYNA幾乎是空白，所以就需要自定義材料了。

另外，應力波的破壞形式有兩種，即拉伸破壞和剪切破壞，很少有材料是壓縮破壞的，因為還沒有達到壓縮破壞的閥值的時候可能由于泊松比導致的側(cè)向拉力已經(jīng)達到了極限，所以混凝土材料真正的壓縮強度是多少沒有人知道。

 5、參數(shù)的使用范圍 `

關(guān)鍵字的使用范圍只是單點積分的 2d 和 3d 的實體單元。

6、關(guān)于材料失效與裂紋

在 DYNA 中，材料一旦失效就被自動的刪除，而結(jié)構(gòu)之所以出現(xiàn)裂縫或者破碎，是因為結(jié)構(gòu)單元中一部分單元失效，另一部分未失效，這些未失效的部分被孤立就形成了破碎。

裂紋的形成有兩種方式，一種是定義單元失效準則（*mat_add_erosion關(guān)鍵字），這種在定義的時候裂紋部位的網(wǎng)格必須足夠的密，否則大量單元時效對結(jié)算結(jié)果會有較大影響；另一種是定義節(jié)點約束失效形成裂紋，方法是單元之間不是通過共節(jié)點進行連接，而是相互獨立的，通過定義失效約束進行連接，這種方法的問題在于建立模型的過程比較復雜。

二、Ls-Dyna 負體積問題

對于承受很大變形的材料，比如說泡沫，一個單元可能變得非常扭曲以至于單元的體積計算得到一個負值。這可能發(fā)生在材料還沒有達到失效標準前。對一個拉格朗日 (Lagrangian) 網(wǎng)格在沒有采取網(wǎng)格光滑 (mesh smoothing) 或者重劃分 (remeshing) 時能適應多大變形有個內(nèi)在的限制。LS-DYNA 中計算得到負體積 (negative volume) 會導致計算終止，除非在 *control_timestep 卡里面設置 ERODE 選項為 1，而且在*control_termination 里設置 DTMIN 項為任何非零的值，在這種情況下，出現(xiàn)負體積的單元會被刪掉而且計算繼續(xù)進行 (大多數(shù)情況)。有時即使ERODE 和 DTMIN 按上面說的設置了，負體積可能還是會導致因錯誤終止。

有助于克服負體積的一些方法如下：

 *  簡單的把材料應力－應變曲線在大應變時硬化。這種方法會非常有效。

*  有時候修改初始網(wǎng)格來適應特定的變形場將阻止負體積的形成。此外，負體積通常只對非常嚴重的變形情況是個問題，而且特別是僅發(fā)生在像泡沫這樣的軟的材料上面。

*  減小時間步縮放系數(shù) (timestep scale factor)。缺省的 0.9 可能不足以防止數(shù)值不穩(wěn)定。

*  避免用全積分的體單元 (單元類型 2 和 3)，它們在包含大變形和扭曲的仿真中往往不是很穩(wěn)定。全積分單元在大變形的時候魯棒性不如單點積分單元，因為單元的一個積分點可能出現(xiàn)負的 Jacobian 而整個單元還維持正的體積。在計算中用全積分單元因計算出現(xiàn)負的 Jacobian 而終止會比單點積分單元來得快。

*  用缺省的單元方程 (單點積分體單元) 和類型 4 或者 5 的沙漏 (hourglass) 控制 (將會剛化響應)。對泡沫材料首先的沙漏方程是：如果低速沖擊 type 6，系數(shù) 1.0; 高速沖擊 type 2 或者 3。

*  對泡沫用四面體 (tetrahedral) 單元來建模，使用類型 10 體單元。

*  增加 DAMP 參數(shù) (foam model 57) 到最大的推薦值 0.5。

*  對包含泡沫的接觸，用 *contact 選項卡 B 來關(guān)掉 shooting node logic。

*  使用 *contact_interior 卡
      用 part set 來定義需要用 contact_interior 來處理的 parts，在 set_part 卡 1 的第 5 項 DA4 來定義 contact_interior 類型。缺省類型是 1，推薦用于單一的壓縮。在版本 970里，類型 1 的體單元可以設置 type=2，這樣可以處理壓縮和剪切混合的模式。

*  如果用mat_126，嘗試 ELFORM=0

 *  嘗試用 EFG 方程 (*section_solid_EFG)。因為這個方程非常費時，所以只用在變形嚴重的地方，而且只用于六面體單元。

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