LS-DYNA中的操作及設置(二)(有效塑性應變,環境變量,狀態方程)
本文翻譯自官方文檔,原文鏈接:
https://www.dynasupport.com/howtos/general
一、有效塑性應變(Effective plastic strain)
有效塑性應變是一個單調增加的標量值,是變形率張量中的塑性部分(Dp)ij的函數,以張量形式表示如下:
epspl=integral over time of (depspl)=integral[sqrt(2/3(Dp)ij*(Dp)ij)]*dt
當材料處于屈服狀態,也就是說應力狀態位于屈服面上時,有效塑性應變就會不斷增加。
相反,LS-DYNA中輸出的應變張量值(*DATABASE_EXTENT_BINARY中的STRFLG參數為1時輸出)并不一定是單調增加的,因為它反應的是模型整體在當前狀態下的變形狀態,包括彈性和塑性兩部分。點擊Fcomp > Strain可以顯示應變張量的云圖。
有效應變與有效塑性應變是不同的,它的張量表示是( p. 461 of LS-DYNA Theory Manual 2006):
sqrt(2/3(eps)ij*(eps)ij)
LS-DYNA中還可以顯示其他種類的應變,都是通過節點位移計算而來,例如:
FCOMP > Infin
FCOMP > Green
FCOMP > Almansi
二、環境變量(Environment variables)
**僅適用于UNIX系統**
940.1版本的LS-DYNA中引入了如下環境變量:
LSTC_FILE:用來定義許可證文件
默認文件目錄為:/usr/local/lstc/LSTC_FILE,可以使用setenv LSTC_FILE (license file name) 命令來指定文件名。
LSTC_SECURE:用來定義許可證文件的格式
目前支持三種文件格式:old,new和eta。若不設置這一環境變量,程序將全部檢查這三種格式。也可以通過如下命令指定檢查格式:
setenv LSTC_SECURE old
setenv LSTC_SECURE new
setenv LSTC_SECURE eta
LSTC_DEFGEO:以Chrsyler's格式輸出ASCII文件DEFGEO
不設置這一變量時程序將輸出標準LS-DYNA格式;要輸出Chrsyler's格式則應使用如下命令:
setenv LSTC_DEFGEO chrysler
LSTC_OUTPUT:定義輸出文件的格式
除了LS-DYNA標準格式,程序還支持其他的一些格式,但這一命令一般只有一些有特殊需求的用戶使用,例如:
setenv LSTC_OUTPUT ge
LSTC_FORMAT:定義d3plot 和 d3thdt 文件的格式
這一命令可以讓用戶指定輸出的二進制文件格式為ANSYS格式或ANSYS+LS-DYNA格式,默認情況下輸出標準LS-DYNA格式。輸出ANSYS格式:
setenv LSTC_FORMAT ansys
輸出ANSYS+LS-DYNA格式:
setenv LSTC_FORMAT taurus+ansys
此外,用戶也可以使用關鍵字*DATABASE_FORMAT來進行相關設置。
LSTC_BINARY:定義d3plot 和 d3thdt文件的大小為32位IEEE
用戶可以使用這一命令來減小由64位設備輸出的文件大小,不設置的話則默認與設備的字節長度一致。調用命令如下:
setenv LSTC_BINARY 32ieee
此外,用戶也可以使用關鍵字*CONTROL_OUTPUT來進行相關設置。
LSTC_MEMORY:控制內存擴展
用戶可以使用命令行MEMORY來設置默認內存大小,此變量有兩個選項。auto選項適用于自適應運行方式,這種情況下程序會自動進行內存擴展,只用于金屬成型仿真,不能用于壓潰類仿真;heap選項是轉為CARY(克雷)計算機設計的,可以使程序在初始化之后將克雷計算機的內存降低到最小值。
setenv LSTC_MEMORY auto
setenv LSTC_MEMORY heap
三、狀態方程(Equation of state)
在某些情況下,需要使用狀態方程來精確模擬材料的變形行為。狀態方程可以通過計算材料所受壓力與密度(有時還有能量和溫度)之間的關系來確定材料的變形行為。需要使用狀態方程的情形主要有應變率非常高、材料所受壓力遠高于屈服應力以及沖擊波的傳播等。實際上,這些情況一般都是同時出現的。
對于非氣態材料來說,*EOS_LINEAR_POLYNOMIAL 和 *EOS_GRUNEISEN是最常用的兩種狀態方程。Gruneisen的參數對于包括金屬在內的許多材料都是適用的。
在物體受力時,總應力是偏應力和壓力的總和,平均應力(sig1 + sig2 + sig3)/3等于壓力。對于不考慮狀態方程的本構模型,程序會直接計算主應力,主應力的壓力分量只與體積應變有關。例如,對于彈性材料來說,p = K * mu,其中K為體積模量,mu = rho/rho0 - 1。
對于考慮狀態方程的模型來說,材料本身的本構模型會計算總應力的偏應力分量,而狀態方程則會計算壓力分量。
注意,狀態方程只適用于連續介質單元(*ELEMENT_SHELL with shell type 13, 14, or 15 or *ELEMENT_SOLID),并且材料模型為需要EOS的*MAT_。
如果你在使用需要EOS的本構模型,可以利用*EOS_LINEAR_POLYNOMIAL來實現簡單的體積行為(bulk behavior),此時需要設置C1為體積模量,其他參數均為0。只有在應變率處于中等水平的情況下才建議使用這一辦法,汽車碰撞模型中的應變率即為中等水平。
Zukas (1990, John Wiley and Sons)出版的High Velocity Impact Dynamics是一本有關材料高應變率變形行為的不錯的參考書。
可以在這一文獻中查找大約50種材料模型的EOS參數:"Equation of State and Strength Properites of Selected Materials", Danial J. Steinberg, Lawrence Livermore National Laboratory, 1991 (Change 1 issued 1996), UCRL-MA-106439.
至于*EOS_TABULATED_COMPACTION 和 *EOS_TABULATED這兩種類型的關鍵字,用戶手冊中講的不太具體,以下是幾點注意事項:
1.eVi這一項(曲線的橫坐標)表示的是ln(relative volume),在壓縮時是負值;
2.eVi = ln(relative volume) 這個值應該是降序排列的,也就是首先是拉伸對應的正值,最后是壓縮對應的負值。
3.壓縮時壓力為正。當gamma=0時,Ci等于加載曲線中的壓力值,所以應該和eVi的符號相反。
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