金屬本構(gòu)的案例
Johnson-Cook金屬塑性本構(gòu)
子程序概況與接口
UMAT 子程序具有強大的功能，使用 UMAT 子程序：
(1) 可以定義材料的本構(gòu)關系，使用 ABAQUS 材料庫中沒有包含的材料進行計算，擴充程序功能。
(2) 幾乎可以用于力學行為分析的任何分析過程，幾乎可以把用戶材料屬性賦予 ABAQUS 中的任何單元；
(3) 必須在 UMAT 中提供材料本構(gòu)模型的雅可比（Jacobian）矩陣，即應力增量對應變增量的變化率。
(4) 可以和用戶子程序“USDFLD”聯(lián)合使用，通過“USDFLD”重新定義單元每一物質(zhì)點上傳遞到 UMAT 中場變量的數(shù)值。
金屬JC和陶瓷JH本構(gòu)模型參數(shù) ￥9.99
整理收集的一些銅，鋁、裝甲鋼、混凝土及陶瓷材料的本構(gòu)參數(shù)
應變率、本構(gòu)模型、金屬變形行為。
想問一下，我用準靜態(tài)和高應變率數(shù)據(jù)擬合出的本構(gòu)模型可以用來預測中應變下的變形行為嗎
金屬材料塑性本構(gòu)模型（結(jié)合workbench）
工程中的金屬結(jié)構(gòu)一般都處于彈性工作狀態(tài)，所以工程金屬結(jié)構(gòu)分析大多數(shù)都使用線彈性材料本構(gòu)模型。不過，塑性本構(gòu)也是應該掌握的。
workbench中常見的四種塑性本構(gòu)模型
涉及三個方面：
01 雙線性/多線性（bilinear / multilinear）
02 強化（hardening）
03 等向和隨動（isotropic / kinematic）
如圖所示：
01 雙線性和多線性的區(qū)別是一目了然的，即應力應變曲線是兩條折線或兩條以上折線（三條及以上）。
02 強化是指材料在屈服后，應力隨應變還會增加，與此相對應的是理想彈塑性，材料屈服后，應力不隨應變增加。
03 拉伸屈服點對壓縮屈服點存在影響（初始屈服影響后繼屈服）。等向模型中壓縮屈服點等于上一次最大拉應力；隨動模型中壓縮屈服點等于兩倍屈服應力減去上一次最大拉應力。由此可知，隨動和等向模型定義的是材料屈服條件的變化，在材料加載后卸載再加載的情況下（多次屈服）才發(fā)揮作用。對于單調(diào)加載（不存在卸載過程），實際起作用的定義只是雙線性強化或者多線性強化。
另外，材料的屈服條件（屈服面）也有不同的描述模型。比如Tresca屈服準則，Mises屈服準則，D-P屈服準則等。例如，對于二維應力狀態(tài)，Mises屈服準則在主應力空間中是橢圓形；對于三維應力狀態(tài)，Mises屈服準則在主應力空間中是圓柱形。
展開 
ABAQUS/Standard 用戶材料子程序?qū)嵗?－ Johnson-Cook 金屬本構(gòu)模型
ABAQUS_Standard用戶材料子程序?qū)嵗?pdf
鋼材單向拉伸試驗Abaqus模擬 附Abaqus詳細教程下載
前言
近期發(fā)現(xiàn)Abaqus數(shù)值分析中部分金屬材料的損傷本構(gòu)可能有問題，索性找回以前的材性數(shù)據(jù)，重新梳理一番，標定本構(gòu)。
延性金屬損傷
延性金屬本構(gòu)關系如圖1所示。材料經(jīng)歷彈性階段后開始屈服并進入塑性階段，達到峰值
以后因發(fā)生損傷應力會有快速下降的過程，最終材料斷裂。因此，金屬本構(gòu)關系一般分為三個階段：彈性、塑性、損傷。前二者可以根據(jù)連續(xù)介質(zhì)理論進行分析得到，但損傷關系更多時候是根據(jù)經(jīng)驗建立得到。
一般來說，損傷本構(gòu)可分別從損傷起始與損傷演化定義。對于前者，Abaqus提供了兩大類本構(gòu)。第一類為金屬斷裂，包括延性準則與剪切準則；第二類為板材頸縮，包括FLD、FLSD、MSFLD與M-K準則。前者可考慮材料在拉、剪、壓下的響應，而后者在大部分情況下只能考慮受拉情形。本文僅對延性準則進行討論，其余本構(gòu)可從手冊中獲取介紹Damage and Failure for Ductile Metals - SIMULIA User Assistance 2022 (3ds.com)。
圖1 應力-應變關系
延性準則
傳統(tǒng)斷裂觀點認為斷裂起始與應力三軸度，應變率有關。
展開 Abaqus，請推開這扇認識世界的大門
斷裂模擬
第一張圖是夏比試驗的模擬，這是研究金屬材料沖擊韌性的經(jīng)典手段，采用了Johnson-Cook金屬塑性本構(gòu)。第二張圖模擬了小開縫板件受拉過程中的裂縫擴展過程。計算關鍵主要是對材料本構(gòu)的定義，顯式求解與前文基本一致。其實，如果用xFEM模擬裂縫，表現(xiàn)效果更好，以后有機會與各位多討論。
高速切削全過程模擬
又是一個機械工程中廣泛應用的案例，計算要點：
采用延性金屬本構(gòu)，定義材料失效；
通用接觸，定義內(nèi)部單元的surface。
ABAQUS金屬啄式切削 ￥80
本案例為CAE文件，金屬材料本構(gòu)為JC，根據(jù)實際工程需要建立的仿真模型，與傳統(tǒng)金屬切削不同的是，該案例的仿真通過設置預定的運動關系，實現(xiàn)刀具的啄式運動，本案例可以讓您學會特定運動規(guī)律的設置。
LS-DYNA模擬剛性彈侵徹陶瓷復合裝甲，實現(xiàn)有限元-光滑粒子自適應轉(zhuǎn)換 ￥9.99
為了解決這些問題，美國西南研究院Gordon Johnson博士(金屬JC本構(gòu)，陶瓷JH1、JH2、JHB等本構(gòu)方程提出者)發(fā)明了一種有限元和光滑粒子自適應轉(zhuǎn)換算法，并引入到EPIC-3D軟件中，廣泛為美國陸軍實驗室服務。
本案例利用ls-dyna模擬剛性彈侵徹復合裝甲，實現(xiàn)了有限元-光滑粒子的自適應耦合，當材料失效時，有限元網(wǎng)格自動轉(zhuǎn)化為SPH，解決了有限元仿真穿甲過程中網(wǎng)格畸變和質(zhì)量不守恒的問題。
1.工況
剛性彈侵徹符合陶瓷復合裝甲，如下圖所示。
2.關鍵字設置
本算例中彈體采用*MAT_PLASTIC_KINEMATIC_TITLE，陶瓷復合靶采用帶失效的*MAT_JOHNSON_COOK_TITLE和*MAT_JOHNSON_HOLMQUIST_CERAMICS_TITLE材料模型。設置*CONTROL_SPH、*SECTION_SPH_TITLE、*DEFINE_ADAPTIVE_SOLID_TO_SPH等關鍵字使靶板材料失效時有限單元自動轉(zhuǎn)化為SPH，具體關鍵字設置見附件。
3.結(jié)果
展開 從工程應力應變曲線到仿真材料卡片：一位CAE工程師的實戰(zhàn)筆記
三、聚合物的高非線性與粘塑性力學特征
與具有明確晶格滑移機制的金屬不同，非晶態(tài)與半結(jié)晶態(tài)聚合物（如PC, ABS, PP）的變形源于高分子鏈段的滑移、解纏結(jié)與取向。這種微觀機制使得聚合物在宏觀上表現(xiàn)出極其復雜的力學特征：強烈的靜水壓敏感性（拉壓屈服不對稱，壓縮屈服強度往往遠高于拉伸）、顯著的粘彈性/粘塑性耦合響應、極低應變率下的頸縮后冷拉（Cold Drawing）現(xiàn)象，以及伴隨微裂紋（Crazing）與剪切帶（Shear Banding）競爭的損傷演化。
在構(gòu)建聚合物材料卡片時，傳統(tǒng)的金屬本構(gòu)模型完全失效。工程界目前傾向于采用兩類策略：
第一類是基于Drucker-Prager或Mohr-Coulomb這類原本用于巖土材料的屈服準則，通過引入靜水壓力項來修正拉壓不對稱性；
第二類則是采用專為聚合物開發(fā)的半解析模型，如SAMP-1（Semi-Analytical Model for Polymers）。SAMP-1模型允許用戶直接輸入單軸拉伸、單軸壓縮、雙軸拉伸及純剪切四條不同應力狀態(tài)下的屈服曲線，并根據(jù)加載路徑自動插值構(gòu)建動態(tài)的三維屈服面。
同時，該模型引入了非關聯(lián)流動法則（Non-associated Flow Rule）以準確控制聚合物在塑性變形過程中的體積膨脹（即泊松比隨塑性應變的變化），這對于精確預測塑料扣位的插拔失效與手機外殼的跌落開裂至關重要。
四、材料卡片應用邏輯
各大主流商業(yè)求解器（如LS-DYNA, Abaqus, PAM-CRASH）在底層動力學積分算法上殊途同歸，但在材料卡片的關鍵字定義、輸入邏輯與容錯處理機制上存在顯著差異。
展開 LS-OPT的Johnson-cook本構(gòu)參數(shù)擬合 ￥19.98
Johnson-cook材料參數(shù)廣泛應用于金屬材料沖擊仿真中 ，準確的材料模型參數(shù)對仿真結(jié)果的精確度有至關重要的作用，本文采用ls-opt反演某金屬材料JC本構(gòu)參數(shù)。
1. 工況設置
工況根據(jù)實驗進行金屬材料Johnson-cook本構(gòu)參數(shù)反演，本構(gòu)模型采用不考慮損傷失效的簡化Johnson-cook材料模型*MAT_SIMPLIFIED_JOHNSON_COOK，本例不考慮不考慮應變率和溫度。
2. 結(jié)果
【JY】橡膠支座的簡述和其力學性能計算
基本的力學模型可以看下：
【JY】基于Ramberg-Osgood本構(gòu)模型的雙線性計算分析
（c）模擬
用Abaqus進行建模分析，提取滯回曲線，詳細建模方法與下文一致，這次考察的是支座的水平滯回性能。
【JY】Abaqus案例—天然橡膠隔震支座豎(軸)向力學性能
（由于鉛芯計算分析時，采用的金屬本構(gòu)是二折線本構(gòu)，因此拐角出未能體現(xiàn)出金屬軟化的能力。）
（d）對比
將試驗、模擬、計算的曲線放在一起進行對比，可以發(fā)現(xiàn)三者基本一致！
網(wǎng)絡課 | LS-DYNA材料失效模型—GISSMO模型專題
LS-DYNA中有多種材料失效模型本構(gòu)，其中GISSMO模型是一種基于應力狀態(tài)增量累積的失效模式，它可以和任何其它材料本構(gòu)進行組合使用，并能夠?qū)碗s應力狀態(tài)下的失效模式進行精準預測，目前已在工程領域得到了快速普及和廣泛應用。
02、時間費用
2月25日（15:00-16:30）
限時19.9元/人（課程價值599元）
03、適用人群
汽車行業(yè)、沖壓成型行業(yè)，以及關心碰撞、沖擊和金屬成型等過程中材料失效破壞問題的仿真或設計工程師。
04、講師介紹
陳 猛
Ansys資深結(jié)構(gòu)工程師
陽普科技金牌講師
碩士畢業(yè)于廣東工業(yè)大學機械工程學院。
展開 dyna中sph/fem方法鉆削
學習記錄
sph方法切mat147土壤
fem方法切mat147土壤
sph方法切JC本構(gòu)金屬(無熱耦合
femtosph方法切mat147土壤
3月26-28日 線上+西安 | Workbench結(jié)構(gòu)強度、剛度計算、穩(wěn)定性分析與優(yōu)化設計
課程大綱
模塊
主要內(nèi)容
有限元法的基本原理
1、有限元簡介
2、結(jié)構(gòu)有限元的基本原理
3、ANSYS功能介紹
4、ANSYS操作界面
5、Ansys經(jīng)典環(huán)境與Workbench的相互轉(zhuǎn)換與聯(lián)合仿真
工程實例-1：簡支梁變形計算
DM建模
1、Design Modeler界面簡介
2、二維草圖
3、三維模型
4、印記面/加載區(qū)域的生成
5、參數(shù)化建模
6、概念建模
7、幾何模型的修改與清理
工程實例-1:采用自定義截面創(chuàng)建箱梁模型（梁單元）
工程實例-2:三維水池模型的創(chuàng)建
常用材料模型
1、材料本構(gòu)理論
2、Engineering Data模塊
3、金屬材料本構(gòu)模型
4、橡膠材料本構(gòu)模型
5、復合材料本構(gòu)模型
6、其他本構(gòu)模型
工程范例-1：材料模型參數(shù)的定義與修改實例
工程范例-2：材料庫中材料模型的調(diào)用實例
工程范例-3：新材料模型的創(chuàng)建實例
ANSYS結(jié)構(gòu)單元
1、概述
2、點單元
3、線單元
4、平面單元
5、殼體單元
6、實體單元
7、計算精度與單元類型的關系
8、單元類型的選擇原則
結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分技術
1、WB網(wǎng)格劃分原理
2、WB總體網(wǎng)格控制方法
3、WB局部網(wǎng)格控制方法
4、網(wǎng)格質(zhì)量評估方法
5、提高網(wǎng)格質(zhì)量的技巧
6、結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的生成技巧
范例-1：二維結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格劃分
范例-2：三維實體結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格劃分
范例-3
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