1. 低密度泡沫變形特點

我們都知道，低密度泡沫材料大都是多孔介質，這類材料在壓縮時的變形很有意思。看下面這個圖：

    從圖里很容易就能看出，隨著載荷的增加，初始階段變形線性增加，隨后載荷-變形曲線趨于平緩，也就是說變形大了，力沒上去。最絕的是，到后面，力又陡然升上去了。

    這個現象主要因為，加載前期材料為彈性，隨著變形的增加，此時泡沫的氣孔開始被壓垮，進入屈服，簡單理解這個時候就是在壓空氣，因此力增加幅度不大。到后期，氣孔壓完了，泡沫被壓實了，此時泡沫的密度變的很大，相當于硬化了，很小的位移都需要很大的力加載。

    現象很有意思，但是如何用建立對應的本構就不容易了。目前主流的方法是，基于現有泡沫本構關系框架，通過試驗確定里面的各項參數。而這個本構關系框架，也是大量的研究和試驗擬合出來的。

    LS-DYNA針對低密度泡沫使用的方法很有意思，類似于一種疊加法，把兩種本構疊加起來實現上面描述的效果。

    本文就介紹下LS-DYNA的低密度泡沫理論，并且通過ABAQUS UMAT實現。

 

2. 本構理論

LS-DYNA是如何實現的呢？看下面的圖就明白了。給出兩種本構關系疊加：

 (1)       隨著變形的增加，載荷先增加后趨于平緩；

 (2)       隨著變形的增加，載荷一直增加，但是前期增加幅度小，后面載荷的增速不斷變大；

 (3)       上面兩種合在一起就是低密度泡沫的變形特點。

 

第一種本構描述如下：

第二種本構描述如下：

 

3. 算例

 在UMAT中完成上述本構的編寫。

 3.1 模型

 考慮立方體的壓縮，如下圖。

 3.2 邊界條件

    考慮壓縮工況，要特別指出的是，壓縮的幅度要很大才能出完整的曲線，比如這個立方體邊長是5，那壓縮位移可以給到4.9。

 3.3 結果

    最終得到應力應變曲線如下，從圖里可以看出，我們用UMAT自行編寫的本構，可以很好的反映低密度泡沫的變形特點。

 

 

如果你有編程或者仿真方面相關需求，可以通過微信公眾號聯系我們，歡迎“打擾”哦。

微信公眾號：320科技工作室