ABAQUS常用材料參數(shù)設置

ABAQUS中的材料庫允許模擬絕大多數(shù)的工程材料,包括金屬、塑料、橡膠、泡沫材料、復合材料、顆粒狀土壤、巖石、以及混凝土和鋼筋混凝土。廣泛的材料庫包含幾乎所有的ABAQUS材料模型,數(shù)據(jù)可以直接輸入,可以從文件中讀取,也可以從材料庫中導入。

三種最常用的材料模型:線彈性、金屬塑性和橡膠彈性。

延性金屬的塑性

許多金屬在小應變時表現(xiàn)出近似線彈性的性質,材料剛度是一個常數(shù),即楊氏或彈性模型。

ABAQUS常用材料參數(shù)設置的圖1


線彈性材料的應力-應變行為,如在小應變下的剛才

線彈性材料模型:
只有在小的彈性應變時是有效的(一般不超過 5% );
可以是各向同性、正交各向異性或者完全各向異性;
可以具有依賴與溫度或者其他場變量的屬性;
如果是正交各向異性或者完全各向異性,則需要采用局部坐標來定義材料。
ABAQUS/CAE 中定義線彈性:

ABAQUS常用材料參數(shù)設置的圖2


在高應力(應變)的情況下,金屬開始具有非線性、非彈性的行為,稱其為塑性。

ABAQUS常用材料參數(shù)設置的圖3


ABAQUS/CAE中定義塑性ABAQUS中定義塑性數(shù)據(jù)時,必須采用真實應力和真實應變。而通常由實驗得到的數(shù)據(jù)常常是以名義應力和名義應變的值給出。在這種情況下,必須將塑性材料的數(shù)據(jù)從名義應力/應變值轉化為真實應力/應變值。經轉化,最后得到真實應力和名義應力和名義應變之間的關系:

ABAQUS常用材料參數(shù)設置的圖4


ABAQUS會在tigong的數(shù)據(jù)點之間進行線性差值(或者,在ABAQUS/Explicit中采用規(guī)則化數(shù)據(jù))得到材料響應,并假設在輸入數(shù)據(jù)定義范圍之外的響應為常數(shù)。

ABAQUS常用材料參數(shù)設置的圖5


超彈性(Hyperelasticity
典型的橡膠材料的應力-應變行為是高度的非線性,如圖所示。這種材料行為稱為超彈性,超彈性材料的變形在大應變時(通常超過100%)仍然保持為彈性。

ABAQUS常用材料參數(shù)設置的圖6


ABAQUS 在模擬超彈性的時候,make出如下的假設:
材料行為時彈性;
材料行為時各向同性;
模擬將考慮幾何非線性;
另外, ABAQUS/Standard 默認材料是不可壓縮的。 ABAQUS/Explicit 假設材料是接近不可壓縮的(默認的泊松比是 0.475 )。彈性泡沫是另一類高度非線性的彈性材料。他們與橡膠材料不同,當承受壓力載荷時,他們具有非常大的可壓縮性。
ABAQUS 中,應用不同的材料模型來模擬他們。常用的有多項式模型、 Ogden 模型、 Arruda-Boyce 模型、 Marlow 模型和 van der Waals 模型等。ABAQUS 中模擬超彈性材料時,通常使用材料的試驗數(shù)據(jù)。 ABAQUS 可以直接地接受試驗數(shù)據(jù),并應用最小二乘法擬合出材料的參數(shù)曲線。 ABAQUS 能夠擬合下面的試驗數(shù)據(jù):
單軸拉伸和壓縮
等雙軸拉伸和壓縮
平面拉伸和壓縮(純剪)
體積拉伸和壓縮
需要指出,對于超彈性材料的試驗數(shù)據(jù)必須作為名義應力和名義應變的值tigong給 ABAQUS 。對超彈性材料的模擬,結果的質量強烈的依賴于所tigong的材料試驗數(shù)據(jù)。

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