COMSOL自定義材料的案例
LS-DYNA復合材料及用戶自定義材料培訓
培訓名稱：LS-DYNA復合材料及用戶自定義材料培訓
培訓時間：2014年8月26-29日
培訓地點：上?；春Ｖ新?045號39樓BDR會議室
內容鏈接：http://www.caetraining.com.cn/detail.aspx?id=271
80種ANSYS常用材料的參數化文件，以及自定義材料庫模板，實現快速定制化材料庫。
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ANSYS_Material_Database.zip
Dynaform自定義材料的方法
一、需要具備的參數：
在DynaForm中想要定義一個新的材料，必須具備的以下參數：
1、E 彈性模量
2、泊松比
3、密度
4、真實應力應變曲線
5、厚度方向各項異性系數 R
如果沒有應力應變曲線需具備：
6、硬化系數 K
7、 硬化因子 n
二．定義時注意事項：
定義DynaForm材料的參數時，需要注意，以下方面：
1、材料參數的單位是否是一致的，默認的DF的單位如下：
密度為：T/mm3
壓力為: MPa
2：在不同的地方定義材料時的界面是不一致的，注意區別
在定義材料時，假如是從“自動設置“里面的定義界面如下圖：
假如是從“工具”-材料里面新建的，那么界面如下：
三、 定義的一個實例
以AL6061為例，進行自定義：
彈性模量E = 70GPa
泊松比： 0.3
密度 2.7噸/M3
各項異性系數 R0 = 0.38 R45 = 0.48 R90 = 0.66
應力應變曲線（DF里面的應力為MPa,s所以首先要更改 單位）
點新建： 選擇36號
彈出下圖的一個對話框：
然后點應力應變曲線邊上的按鈕：彈出如下圖的對話框，點“添加”
手工輸入數值，如下圖：
點確定，確定
基本的材料建立完畢。
注意：
此次定義的材料由于沒有P1（K，硬化系數）P2(n,硬化指數)，所以就沒有修改，在后處理時要注意，FLC肯定需要手工處理的。
來源：全德咨詢
展開 simufact自定義新材料的方式
2.2 新建材料
（1）
單擊Insert或者在對象儲備區點擊鼠標右鍵，依次選擇Model—Material—Manual；
（2）在彈出的自定義材料對話框中，我們可以輸入楊氏模量，泊松比，密度，導熱率(thermal Conductivity)，比熱容(specific heat capacity)，這里我們可以輸入材料的Elastic屬性，比熱容和熱導率是材料內在屬性，我們在做熱力耦合模擬時需要用到這兩個參數，這里定義為常量。如果需要定義為隨溫度變化的變量，見下文。如圖1所示；
圖1 新建材料Elastic屬性對話框
（3） 使用鼠標左鍵點擊Plastic屬性標簽，在冷鍛中，大多數金屬的流動應力和應變隨應變速率變化可以忽略不計。而加工硬化是最重要的。在熱鍛中，特別是在再結晶溫度以上時，應變速率對流動應力和應變的影響越來越重要。在Plastic選項卡上，我們首先要選擇材料的類型，這里提供四種選擇，右側顯示對應的公式，如圖2所示，相關參數如圖2所示。如果需要輸入應力隨應變、溫度、應變速率變化的曲線，選中Dependent on heat，然后點擊Open Table。各參數的物理意義對應右側公式。同理，在Damage選項卡里面可以輸入材料的損傷模型相關參數。
?最小屈服應力
?應力
?應變硬化指數
圖2 Plastic屬性對話框
詳細可以參考
3 Simufact.forming(windows)界面新建材料方式二
通過方式一，我們可以看到，Elastic選項卡中只能輸入固定值，如果我們想在simufact.forming(windows界面)新建材料，并且Elastic選項卡中我們想輸入隨溫度變化的參數。我們可以通過修改材料文件來實現。
展開 
如何在Maxwell中添加用戶自定義材料庫?
如上圖所示: 當前材料庫中出現兩份Magnet_UserLib材料，一份位于當前項目文件中，Location為Project;
另一份位于材料庫Magnet_Library中，Location為 UserLibrary 。
此外，對項目材料定義的任何更改都不會反映到庫中，直到材料導出到庫的.amat文件。如果您與同事共享aedt項目文件(或.aedtz歸檔文件)，該文件將包含所有項目材料的材料定義，但不包含任何庫材料。
如下圖所示:
修改Project中的Magnet_UserLib后，用戶自定義材料庫中的材料不會改變。
因此將當前項目文件打包給您的同事后，您的同事僅能獲得Magnet_UserLib_Changed材料，包含該材料的材料庫是無法添加進去的。
展開 PAMSTAMP 2G 2007 自定義材料庫過程
PS: PAMSTAMP用的不想AUTOFORM那么多，因此他的材料庫也不普及，自帶的材料庫遠遠不能滿足現在
所以，而且準確度也是個問題，今天簡單說說利用已知的材料參數如何來創建PAMSTAMP可用的材料庫文件。當然已知的你可以從AUTOFORM,DYNAFORM或者其他途徑獲得。
下面開始：
自定義過程中需要一些參數。
首先我們得知一些已經的材料參數：
鋼板： 楊氏模量（E）：210GPA； 泊松比（V）：0.3 ； 密度：7.8e-006
鋁板： 楊氏模量（E）：210GPA； 泊松比（V）：0.3 ； 密度：7.8e-006
需要的材料參數：
硬化曲線 或者 各個準備的特征值，比如SWIFT準備的K值，N值等。
FLC系統默認以KEELER方式生成，可以直接使用，也可以自定義。
PAMSTAMP菜單欄選擇 MATERIAL/DATEBASE，如下圖：
點擊+號：
確認新建材料的保存路徑，默認的單位是PAMSTAMP的mm.kg.ms 當然也可以修改。
點擊OK，開始創建，如下圖：
FLC曲線可以用默認的也可以自定義，如下圖
點擊創建FLC 曲線
OK ..點CLOSE保存材料，到這PAM的材料參數創建完成。
個人對材料不是太在行，有錯誤的歡迎大家來指正，謝謝。
展開 在 COMSOL 中高效地定義材料
COMSOL Multiphysics? 軟件中內置了許多類型的材料，可以幫助您優化建模流程。除了這些內置的材料，該軟件還擁有許多強大的特征和功能，讓您得以高效地定義模型中的幾何實體的材料。在定義材料、指定材料的屬性，以及比較不同的材料對仿真結果的影響等方面，這些工具都能幫助我們大幅提升建模效率。在本篇文章中，我們將向您展示這些工具的使用方法。
通過材料掃描功能自動化對比材料
在對模型幾何進行材料定義，可以嘗試多個不同的選項，然后看一下不同的材料對仿真結果都有什么影響。這一過程可以通過材料掃描 參數化研究和材料切換 功能實現自動化。同樣地，在添加材料時，無需對多種材料進行多次添加，也不必每次單獨求解。這種做法不僅能節省建立模型所需的時間，還可以方便在后處理時進行結果比較。
截圖展示了該功能可以在后處理中顯示不同材料的仿真結果。
“材料切換”節點下包含需要進行掃描的材料，并能在模型求解的過程中實現材料的自動切換。
使用材料函數快速定義材料屬性
如上文所述，COMSOL Multiphysics 軟件中內置了大量的材料——無論您擁有哪個模塊的許可證，都可以使用這些內置材料。在模型中添加了任意材料后，材料屬性就變成了相應的默認值。
在某些情況下，材料屬性是常數；在另外一些情況下，屬性會隨空間或溫度一類的物理量而變化。如果想要將材料屬性從常量轉為變量，或者內置變量不符合使用需求，那么便可以自定義函數。COMSOL Multiphysics 軟件為用戶提供了三種可定義材料屬性的函數：插值函數、解析函數和分段函數。
插值函數的數據表和曲線。
通過讀取包含離散點上的函數數值的表格或文件，便可將插值函數用于定義材料的屬性。這些數據可以手工輸入，也可以從外部文件中導入。如果材料的屬性值是通過實驗方法獲取的，那么這種做法就非常有用。
展開 五十七、Fluent UDF自定義材料物性參數
材料屬性的設置
有兩種方式可以自定義材料的屬性參數，第一種材料下拉框選擇，第二種UDF自定義函數。
我們這次主要介紹第二種方式，通過UDF的方式自定義材料屬性。之前有兩篇文章介紹過UDF的基礎和UDF DEFINE _PROFILE宏
自定義材料屬性的define宏主要是DEFINE_PROPERTY，除此之外如果需要定義擴散系數，還需要使用DEFINE_DIFFUSIVITY宏。
擴散系數一般是打開組分輸運方程，或者使用UDS才需要定義。
2. DEFINE_PROPERTY宏的用法
我們詳細說說DEFINE_PROPERTY宏的使用，同時給出幾個例子
2.1 物性參數
DEFINE_PROPERTY宏可以定義的物性參數如下：
? density (as a function of temperature)：密度
? viscosity：粘度
? thermal conductivity：導熱系數
? absorption and scattering coefficients：吸收系數和散射系數
? laminar flame speed：層流火焰速度
? rate of strain：應變率
? frictional modulus (Eulerian model)：摩擦模量
? elasticity modulus (Eulerian model)：彈性模量
? heat transfer coefficient (Mixture model)：傳熱系數
? particle or droplet diameter (Mixture model)：液滴直徑
······················
注：
a.
展開 案例分享 | 基于自定義材料參數調試的熔池尺寸分析
基于自定義材料參數調試的熔池尺寸計算
基于自定義材料參數調試的流程，對某材料進行了自定義輸入，進行了材料熔池尺寸計算，并與實驗結果進行對比，具體如下：
1）自定義某材料
圖2 自定義材料輸入
2）熔池尺寸計算
基于激光功率、掃描速率、層厚等工藝參數輸入，進行單道掃描熔池尺寸計算，下表中為H13仿真時輸入的工藝參數。
3）仿真與實驗測量結果對比
將仿真計算結果（不含調試時已使用的數據）與實驗熔池尺寸測量結果進行對比，仿真與實驗測量在趨勢一致，數值偏差在10%之內。H13材料預熱600℃的仿真結果如下圖所示。
此外，針對400℃的預熱情況也進行了仿真結果對比，數值偏差也在10%之內。針對高溫材料，目前自定義材料參數調試功能也能較好地支持，針對某高溫材料，仿真偏差可控制在15%之內。
Ansys Additive Science 2020 R2版本新增的自定義材料參數調試功能，在保證計算準確性的基礎上大大拓展了可分析材料范圍，可以為更多客戶提供熔池尺度的增材工藝仿真優化。
來源于：Ansys
展開 案例分享 | 基于自定義材料參數調試的熔池尺寸分析
眾所周知，針對新材料或自研材料的工藝調試往往需要大量的試驗。為了取得最佳的工藝參數，不同的掃描策略需要逐個測試，整個過程需要耗費大量的人力物力。針對增材制造工藝優化而推出的Ansys Additive Science模塊，在最新版本Ansys 2020 R2再次升級為用戶帶來新材料開發的功能，旨在幫助用戶通過少量試驗數據并借助仿真快速得到最佳工藝參數，并優化過程仿真結果。
Ansys Additive Science增材工藝仿真分析模塊，提供了熔池尺寸分析、成形材料孔隙率預測、微觀組織預測及零件尺度的溫度歷史預測等功能，是目前市場唯一的可以進行微觀尺度成形材料分析的增材工藝仿真工具，是企業、科研院所進行金屬增材制造工藝參數優化、組織性能仿真預測、成形零件質量預測的專業工具。最新的Ansys 2020 R2版本中，新增可對自定義材料進行參數調試的功能，大大拓展了模塊可分析材料范圍。本文將展示自定義材料參數調試流程，并對參數調試后的自定義材料進行熔池尺寸計算結果實驗驗證，結果表明，自定義常規材料經過參數調試后，熔池尺寸計算結果與實驗結果趨勢上一致，數值偏差在10%之內。
展開 案例分享 | 基于自定義材料參數調試的熔池尺寸分析
基于自定義材料參數調試的熔池尺寸計算
基于自定義材料參數調試的流程，對某材料進行了自定義輸入，進行了材料熔池尺寸計算，并與實驗結果進行對比，具體如下：
1）自定義某材料
圖2 自定義材料輸入
2）熔池尺寸計算
基于激光功率、掃描速率、層厚等工藝參數輸入，進行單道掃描熔池尺寸計算，下表中為H13仿真時輸入的工藝參數。
3）仿真與實驗測量結果對比
將仿真計算結果（不含調試時已使用的數據）與實驗熔池尺寸測量結果進行對比，仿真與實驗測量在趨勢一致，數值偏差在10%之內。H13材料預熱600℃的仿真結果如下圖所示。
此外，針對400℃的預熱情況也進行了仿真結果對比，數值偏差也在10%之內。針對高溫材料，目前自定義材料參數調試功能也能較好地支持，針對某高溫材料，仿真偏差可控制在15%之內。
Ansys Additive Science 2020 R2版本新增的自定義材料參數調試功能，在保證計算準確性的基礎上大大拓展了可分析材料范圍，可以為更多客戶提供熔池尺度的增材工藝仿真優化。
Ansys年度仿真盛會
點播內容已全面開放！
展開 
在DYNA3D中應用用戶自定義材料－－－白金澤
在DYNA3D中應用用戶自定義材料 www.simwe.com|1XG8{b-vS|
白金澤 仿真分析,有限元,模擬,計算,力學,航空,航天,ANSYS,MSC,ABAQUS,ALGOR,Adina,COMSOL,FEMLAB,Matlab,Fluent!C7h.P;n7[aa
（中科院力學所，100080） SimWe仿真論壇G&a&x S+u R6z
1、 概述
在DYNA3D中定義用戶材料是一件容易的事情。用戶在計算輸入文件中填入相應的材料屬性卡，同時編寫用戶材料子并與DYNA編譯連接，生成新的可執行文件，即可進行用戶材料的計算。本文詳細介紹了用戶材料的使用方法，并給出了3個用戶程序示例。 仿真分析,有限元,模擬,計算,力學,航空,航天,ANSYS,MSC,ABAQUS,ALGOR,Adina,COMSOL,FEMLAB,Matlab,Fluent8Nr B7mR'lwq-Ux
2、 輸入文件中用戶材料的定義方法 仿真分析,有限元,模擬,計算,力學,航空,航天,ANSYS,MSC,ABAQUS,ALGOR,Adina,COMSOL,FEMLAB,Matlab,Fluente"]t
` F7B3y)N
在DYNA3D中，關鍵字：MAT_USER_DEFINED_MATERIAL_MODELS用來定義用戶材料。在輸入文件*.K中，材料編號41-50是用戶自定義材料模型，用戶可以提供自己的子程序。這個關鍵字輸入可以處理具有破壞判斷的各向同性和各向異性材料。
展開 COMSOL 中定義材料各向異性的方法
很多材料都具有各向異性的特性，并且在很多情況下，各向異性與材料的形狀相關。COMSOL Multiphysics? 軟件提供了多種定義曲線坐標系的方法（曲線坐標系可作為局部坐標系來定義材料的各向異性）。這篇文章，我們將討論每種曲線坐標系定義方法的概念以及如何進行選用。
各向異性特性
各向異性特性廣泛存在于各個領域，例如，具有地震各向異性的巖層、液晶顯示器中使用的液晶、航空工業中使用的輕質但仍能承受高負荷的材料，或者最接近生物軟組織性能的醫療替代品，等等。
曲線坐標系的基礎知識
讓我們了解一下這個案例，考慮一種碳纖維增強聚合物，其中嵌入環氧樹脂基體中的編織纖維沿纖維軸向具有較高的熱導率，在橫截面上具有較低的熱導率。如果想要使用熟悉的笛卡爾坐標系來表示纖維的各向異性幾乎是不可能的。但是，如果有一個跟隨纖維走向的坐標系，就可以直接設置各向異性特性。
環氧樹脂基體中的編織纖維。
如何確定這樣的坐標系呢？在物理學上，有許多效應會產生跟隨幾何形狀的矢量場，例如，順著纖維的流動，或者從纖維一端到另一端的熱傳導，甚至是產生磁場的一束載流導線。這些正是 COMSOL? 軟件中用來計算曲線系統的方法，所有這些方法都可以用來計算構成第一基矢 的矢量場 。由于大多數應用需要歸一化的矢量場，COMSOL Multiphysics 會自動除以 進行歸一化處理。第二個矢量場可以手動指定，笛卡爾坐標通常是一個不錯的選擇。以此為起點，我們重建第二基矢 ，確保它與 垂直，并被歸一化處理。最后，這兩個矢量的叉積得到第三基矢 。
在軟件內部，使用直角坐標系 進行計算，并將所有涉及不同坐標系的量轉換到 坐標系。
展開 Inventor技巧丨顏色的優先級次序及自定義材料庫
那么如何自定義材質庫呢？
一個客戶的問題：如何創建自定義材質庫呢？當我在自定義的庫中增加了一個材料，我能同時保存該材料和顏色為同樣的名稱嗎？或者說，我能創建兩個材質庫來分別管理材料和顏色么？
解決方案
其實，在Inventor中，一個庫內可以同時保存材料和顏色，不需要額外的庫來分別保存。只需要在項目設置內，將材料庫或者顏色庫同時制定到該庫文件，然后該庫文件就是在材料和顏色中同時被使用。注意，材料不能單獨存在，其必然有一個顏色與其相匹配，但是顏色可以單獨存在，也就是說，所有的顏色可以單獨使用，而材料必須和某一個顏色共同使用。
來源：歐特克大世界
展開 增材案例，基于自定義材料參數調試的熔池尺寸分析
圖1 自定義材料參數調試流程
第一步：用戶需按格式要求提前準備好如下文件：
1）熔池實驗測量結果文件，按要求進行不同激光功率、掃描速度組合下的成形實驗，完成后測量熔池寬度和深度；
2）計算輸入的初始材料參數文件，包含初始的吸收系數因子、穿透深度因子等；
3）材料隨溫度變化的熱物性參數文件，包括熱傳導系數、比熱容、密度等；
第二步：導入材料調優器進行計算，并得到熔池特征寬度文件和用于計算吸收系數和穿透深度的調優數據文件；
第三步：基于調優數據文件，線性擬合，得到新的激光吸收系數因子及穿透系數因子；
第四步：形成自定義材料需要輸入的材料參數計算輸入文件、材料屬性參數文件、熔池特征寬度文件，并上傳到軟件材料庫中，完成自定義材料輸入。
基于自定義材料參數調試的熔池尺寸計算
基于自定義材料參數調試的流程，對某材料進行了自定義輸入，進行了材料熔池尺寸計算，并與實驗結果進行對比，具體如下：
1）自定義某材料
圖2 自定義材料輸入
2）熔池尺寸計算
基于激光功率、掃描速率、層厚等工藝參數輸入，進行單道掃描熔池尺寸計算，下表中為H13仿真時輸入的工藝參數。
3）仿真與實驗測量結果對比
將仿真計算結果（不含調試時已使用的數據）與實驗熔池尺寸測量結果進行對比，仿真與實驗測量在趨勢一致，數值偏差在10%之內。H13材料預熱600℃的仿真結果如下圖所示。
此外，針對400℃的預熱情況也進行了仿真結果對比，數值偏差也在10%之內。針對高溫材料，目前自定義材料參數調試功能也能較好地支持，針對某高溫材料，仿真偏差可控制在15%之內。
展開 