ansys 本構方程
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys 本構方程的實例教程
在實際中，它被證實在測定粘性方面是精確的
pom－pom model（DCPP）一個新的粘彈性方程。適于描述有枝的聚合物
翻譯的資料，若有不足歡迎指正
</p><p><br></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0); background-color: transparent;"> 非彈性非牛頓流體有多種本構定律，需要擬合多個系數，此次的模型通過在comsol內置全局最小二乘目標優化，進行參數估計，優化本構方程系數，讓本構方程的結果更貼近實驗數據。</span></p><p> 通常非彈性非牛頓流體的本構定律有如下幾種，剪切速率和動力粘度的方程展示在下列。</p><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%"><img title="QQ圖片20210127153318.png" style="max-width:760px;" alt="QQ圖片20210127153318.png" src="https://img.jishulink.com/upload/202101/f1bb0b848de4441c92d73ebeb33bd7bc.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202101/f1bb0b848de4441c92d73ebeb33bd7bc.png?image_process=/format,webp/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202101/f1bb0b848de4441c92d73ebeb33bd7bc.png?
展開 】
G = PROPS(2) 【本構參數】
H = PROPS(3) 【本構參數】
T = PROPS(4) 【判據參數】
*
*
*
DO K = 1, NBLOCK
C
STATENEW(K,2)=STATEOLD(K,2)+STRAININC(K,1)
IF(STATEOLD(K,1).EQ.ONE)THEN
STRESSNEW(K,1)=F*(exp(H*STATENEW(K,2))
1 -exp(G*STATENEW(K,2))) 【材料本構關系式，計算應力】
IF(STRESSNEW(K,1).GE.T)THEN 【應力判定】
STATENEW(K,1)=ZERO
write(100,*) 'K=',K 【寫入數據】
write(100,*) 'steptime=',STEPTIME 【寫入數據】
write(100,*) ' stress-crack=',STRESSNEW(K,1) 【寫入數據】
ELSE
STATENEW(K,1)=ONE
STRESSPOWER = HALF *
1 ( ( STRESSOLD(K,1)+STRESSNEW(K,1) )*STRAININC(K,1) ) 【更新應力】
C
C
ENERINTERNNEW(K) = ENERINTERNOLD(K)
1 + STRESSPOWER / DENSITY(K) 【更新內能】
END IF
ELSE
STATENEW(K,1)=ZERO
展開 利用蠕變本構方程，可以模擬材料在實際工作條件下的長期變形，預測結構的壽命，這對于長期在高溫條件下服役的產品尤為重要，有利于優化產品的設計和性能。本文采用電工電子產品殼體常用ABS材料進行研究，依據測試數據擬合得到ABS蠕變本構方程，并根據時間-溫度-應力等效原理對其在較長時期的蠕變變形情況進行預測，為ABS材料的使用穩定性提供一些參考。
采用DMA三點彎曲測試，分別測試45°C和55°C下0.3MPa、0.6MPa、1.2MPa下的100h的蠕變測試，得到蠕變應變-時間曲線，如圖1所示。同時測試試樣楊氏模量和泊松比，如表1所示。
a. 45℃不同應力水平下的蠕變應變曲線
b. 55℃不同應力水平下的蠕變應變曲線
圖1 不同溫度下的蠕變應變-時間曲線
表1 45℃下的楊氏模量和泊松比
1. 蠕變本構方程擬合
蠕變應變-時間曲線一般分為三個階段：蠕變減速階段，穩定恒速階段和蠕變加速階段，根據測試情況只有前兩個階段。一般情況下，蠕變應變（蠕變應變率）是時間、應力、應變、溫度的函數，蠕變應變及蠕變應變率可以使用時間、溫度、應力、應變相關函數的乘積來表示，具體如下公式（1）：
對于只有前兩個階段的測試情況，比較合適的本構方程主要有時間硬化本構、應變硬化本構、指數類本構等，穩定階段的本構方程對僅關注蠕變第二階段有良好效果。測試過程中，保持應力不變，適用于時間-硬化本構，應變硬化本構方程適合變應力的蠕變過程。
采用時間-硬化本構方程對數據進行擬合，通過擬合45℃下0.3MPa和0.6MPa的本構方程，得到相關本構參數（硬化常數A，硬化指數n，時間硬化指數m）及時間-應變本構方程：
2.
展開 粘彈性本構方程是研究聚合物的流動性質，polyflow提供了積分型和微分型本構方程，對于初學者在運用這兩種方程的時候經常會遇到一些收斂的問題(滿足網格質量要求情況下)，下面我們簡單來分析一下這其中的原因，為了更好的說明這種現象，研究從KBKZ積分粘彈性方程來說明。
polyflow中KBKZ粘彈性方程
K-BKZ模型能夠很好地描述粘彈性流體剪切變稀，拉伸黏度，以及彈性方面的第一第二法向應力差，其方程中附加應力張量可分為兩個部分：T1黏彈部分，T2純黏部分
其中m(t-s)是記憶函數，反映材料的時間依賴性；i指的是第i個松弛模量，H是阻尼函數，θ是控制法向應力差比值的一個標量
在polyflow中需要定義時間松弛譜，我們定義6個松弛時間對分別如下
物理模型（全長尺寸大概200mm左右）
邊界條件
入口速度100mm/s(紅色)
計算結果
是不是很蛋疼…………………………？是的。
簡要分析：t流動≈200/100=2s,也就是說聚合物在該區域中的流動時間最多為2s（按照壁面無滑移來說的話壁面上的聚合物速度為0），那么對于松弛時間譜上1.999和2.999這兩個時間的話，polyflow到底有沒有參與計算呢？有點懷疑。因此把松弛時間譜的個數降為4個的情況繼續算.
驚奇的發現，在去掉了2個貌似不合理的時間松弛譜之后，計算收斂了。有點讓人費解，為了研究的方便，我們取兩端的壓力降來研究。當然了這過程中涉及到時間松弛譜個數的選擇。
那么我們的懷疑的對象該不該指向這個polyflow處理時間松弛譜上呢？
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在生活中有不少具有蠕變和應力松弛現象的例子。例如在燈柱之間，燈絲圈會隨著時間不斷下垂變長，這是燈絲自身重量引發的蠕變。緊固件如密封圈在放置一段時間后變松了，這是因為發生了應力松弛現象。打包帶變松，緊繃的橡皮筋變松等都是應力松弛現象。在一些產品設計如壓力容器，蠕變和應力松弛可能引起產品失效，此時蠕變和應力松弛是需要重點考慮的因素。
利用蠕變本構方程，可以模擬材料在實際工作條件下的長期變形
主程序：
subroutine usermat(
& matId, elemId,kDomIntPt, kLayer, kSectPt,
& ldstep,isubst,keycut,
& nDirect,nShear,ncomp,nStatev,nProp,
& Time
STEP 1：選擇材料庫中hyperelastic experiment data 選擇要輸入的材料曲線類型，例如單軸測試數據、雙軸測試數據、剪切測試數據。可只輸入一種或者兩種，或者三種都輸入。數據越多，擬合數據材料性能越接近實驗材料性能，當然也和仿真關注的材料行為有關。
STEP 2：在材料曲線表格里輸入或者直接粘貼材料曲線數據，注意是工程材料曲線。
STEP 1：選擇材料庫中hyperelastic experiment data 選擇要輸入的材料曲線類型，例如單軸測試數據、雙軸測試數據、剪切測試數據。可只輸入一種或者兩種，或者三種都輸入。數據越多，擬合數據材料性能越接近實驗材料性能，當然也和仿真關注的材料行為有關。
STEP 2：在材料曲線表格里輸入或者直接粘貼材料曲線數據，注意是工程材料曲線。
* TEMPNEW, STRETCHNEW, DEFGRADNEW, FIELDNEW,
C WRITE ONLY -
* STRESSNEW, STATENEW, ENERINTERNNEW, ENERINELASNEW )
C
INCLUDE 'VABA_PARAM.INC'
C
DIMENSION COORDMP
眾所周知，在ANSYS/LSDYNA中JH-2模型適用于模擬大變形材料的力學行為的，用于陶瓷、玻璃、藍寶石等硬脆材料的力學模擬中，JH-2本構模型具有三類參數，分別對應著LSDYNA材料卡片中的三類指標，本構參數眾多，那么對于了解其真實含義至關重要，對此，筆者在查閱文獻基礎下總結了各個參數的準確含義并對其背后的數學公式的前后推導順序做出了總結，如圖1所示。
圖1
文獻中給出了比較權威的關于氧化鋁陶瓷的
請問一下，像這種需要同時考慮受拉和受壓，且屈服強度不同的材料本構，如何在ansys輸入？謝謝~
01 引子
橡膠材料是典型的超彈性材料，要獲取超彈性材料本構模型（常見有Mooney-Rivlin、Ogden、Yeoh等），一般需要做一系列標準橡膠試驗并進行數據擬合。
本例演示了ANSYS對超彈性材料的曲線擬合能力，并通過有限元分析與拉扭試驗的對比，驗證所建立的本構模型的有效性。
常見的橡膠標準拉伸試驗
<p>開放群：566811107（資料多，不僅限交流）</p><p>群一：836281296</p><p>群二：594368389 </p><p>群三：1080606488 </p><p>群四： 678357196 </p><p>我的qq： 209870384有興趣的可以加我，交流模型。</p><p><span
25中金屬材料的狀態方程和Johnson-cook本構和Johnson-cook斷裂失效參數，囊括了鋁，銅，鋼，鈦，鉛，鎢等常見的材料，完整的D1-D5參數，稀缺資源，具有較高的參考價值。
