材料卡片建模的案例
汽車材料的高速碰撞材料卡片及其應用方法
4 總結
本文概述了汽車碰撞中常用斷裂失效模擬方法；介紹完整的材料斷裂失效卡片開發流程；最后，通過零部件的試驗對標，展示該方法制作的材料卡片可準確模擬懸置在受到碰撞載荷工況下的斷裂現象。綜上，根據以上的方法及流程開發的材料卡片，可以對零部件斷裂現象進行有效模擬，仿真結果對結構設計提供可靠的指導。
材料卡片定制服務
國高材分析測試中心聯合行業仿真機構，為客戶提供材料力學性能樣件測試及仿真軟件材料卡片生成服務，具體內容如下：
1.按照客戶的技術要求，進行高分子材料試驗（單向拉伸，缺口拉伸，剪切，雙向拉伸，沖孔，三點彎等）。
2.對材料樣件試驗結果數據進行數據處理，驗證及仿真分析標定。
3.輸出仿真分析標定結果，并根據各種材料本構要求生成相應仿真軟件材料卡片。
4.最終交付材料樣件試驗數據結果及仿真軟件材料卡片。
MAT_24號材料卡片生成一般包括如下力學試驗：
1） 準靜態拉伸試驗
準靜態拉伸試驗，應變速率是0.001/s、0.1/s，2組，試驗重復至少5組。
2） 中應變率拉伸試驗
中應變率拉伸試驗，應變速率是0.1/s，1/s,10/s,100/s,1000/s 5組，試驗重復率或5組。
MAT187號材料卡片生成一般包括如下力學試驗：
1） 準靜態拉伸試驗
準靜態拉伸試驗，應變速率是0.001/s、0.1/s，2組，試驗重復至少5組。
2） 中應變率拉伸試驗
中應變率拉伸試驗，應變速率是0.1/s，1/s,10/s,100/s,500/s 5組，試驗重復率在5個。
3） 壓縮試驗
準靜態壓縮試驗，應變速率是0.001/s、0.01/s，2組，試驗重復至少5組。
展開 塑料/復合材料如何選擇合適的材料卡片類型
① 若僅定義材料拉伸特性，與 mat_24 類似，使用 Von Mises屈服面，僅需一條特性曲線；
② 若同時定義材料拉伸、壓縮特性，使用 Drucker-Prager屈服面，需要兩條特性曲線；
③ 若定義拉伸、壓縮、剪切、多軸材料特性，使用 Isotropic Quadratic屈服面，需要多條特性曲線，如下圖所示。
在CAE仿真中，應該根據實際的分析需要來選擇合適的材料本構進行模擬。雖然使用 mat_187 可以很好地模擬塑料材料的性能，但所需定義的參數眾多，需要多次試驗才能獲取。如果是在塑料零件對整體分析結果影響不大（如整車碰撞分析中的塑料內飾件）的情況下，使用 mat_24 就可以很好地模擬材料特性；如果是在塑料零件對整體分析結果影響較大（如行人保護分析中的前蒙皮等塑料件）的情況下，可以考慮使用 mat_187 來模擬材料特性。
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1.按照客戶的技術要求，進行高分子材料試驗（單向拉伸，缺口拉伸，剪切，雙向拉伸，沖孔，三點彎等）。
2.對材料樣件試驗結果數據進行數據處理，驗證及仿真分析標定。
3.輸出仿真分析標定結果，并根據各種材料本構要求生成相應仿真軟件材料卡片。
4.最終交付材料樣件試驗數據結果及仿真軟件材料卡片。
MAT_24號材料卡片生成一般包括如下力學試驗：
1） 準靜態拉伸試驗
準靜態拉伸試驗，應變速率是0.001/s、0.1/s，2組，試驗重復至少5組。
展開 MAT_58材料卡片在新能源汽車復合材料底護板仿真分析中的應用
圖6 200J沖擊能量下試驗與仿真的沖擊力-位移曲線
PART 05
結論
在新能源汽車復合材料底護板的開發中，MAT_58材料卡片通過模擬材料的各向異性、損傷演化和最終失效，使工程師能夠在虛擬環境中精準預測底護板在沖擊、剮蹭等工況下的力學響應與防護極限，為復合材料底護板實現仿真驅動設計、加速產品可靠落地提供關鍵支撐。
材料卡片定制
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2.對材料樣件試驗結果數據進行數據處理，驗證及仿真分析標定。
4.最終交付材料樣件試驗數據結果及仿真軟件材料卡片。
定制材料卡片清單：
*MAT_024 (PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY)
*MAT_054 (Enhanced Composite Damage）
*MAT_058 (LAMINATED_COMPOSITE_FABRIC)
*MAT_083 (FU_CHANG_FOAM)
*MAT_169 (ARUP_ADHESIVE)
*MAT_187 (SAMP-1)等
咨詢電話：020-66221668
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展開 Ls-Dyna塑性材料沖擊破碎仿真評估 附ls-dyna中常用彈塑性材料卡片的設置方法及要點下載
：控制截止時間；
*DATABASE_BINARY_D3PLOT：控制結果輸出間隔；
具體設置如圖7所示；
圖7
九、求 解
將k文件輸入dyna進行求解，需要控制求解線程數和求解內存，如圖8所示
圖8
十、結果展示
最終結果如圖9所示；
圖9
下載地址：ls-dyna中常用彈塑性材料卡片的設置方法及要點
LS-DYNA材料主軸相關設置卡片
材料主軸.docx
汽車碰撞仿真中的GISSMO材料卡片及設置方法
圖5 網格尺寸對失效應變的影響
綜上所述， Gissmo材料卡已經廣泛應用于預測不同領域的材料失效行為，有助于實現選材和工程設計優化。
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MAT_24號材料卡片生成一般包括如下力學試驗：
1） 準靜態拉伸試驗
準靜態拉伸試驗，應變速率是0.001/s、0.1/s，2組，試驗重復至少5組。
2） 中應變率拉伸試驗
中應變率拉伸試驗，應變速率是0.1/s，1/s,10/s,100/s,1000/s 5組，試驗重復率或5組。
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1） 準靜態拉伸試驗
準靜態拉伸試驗，應變速率是0.001/s、0.1/s，2組，試驗重復至少5組。
2） 中應變率拉伸試驗
中應變率拉伸試驗，應變速率是0.1/s，1/s,10/s,100/s,500/s 5組，試驗重復率在5個。
3） 壓縮試驗
準靜態壓縮試驗，應變速率是0.001/s、0.01/s，2組，試驗重復至少5組。
4） 三點彎曲試驗
非金屬高速三點彎曲試驗，試驗速度在是50mm/s、150mm/s，300mm/s，試驗重復率在3個。
5） 高速穿孔試驗
對于該試驗，沖擊速度在10,mm/min。
展開 汽車結構膠仿真模型MAT_169材料卡片的制作
該模型將膠層簡化為一系列的法向和切向彈簧，通過定義材料參數來描述膠層的力學行為。
圖1 MAT_169材料模型的本構簡化模型
MAT_169材料模型中的材料參數為：
(1)定義材料彈塑性力學性能的參數，包括材料密度、彈性模量、泊松比、沿單元厚度方向最大正應力(TENMAX)和沿單元厚度方向最大剪應力(SHＲMAX)；
2)預報材料失效的參數，包括沿單元厚度方向正應力作用下的能量損耗(GCTEN)以及沿單元厚度方向剪應力作用下的能量損耗(GCSHR)。
沿單元厚度方向的拉伸應力和剪切應力(即法向和切向)的應力-位移曲線如下圖所示。
MAT169材料卡片的制作
形式
定義
試驗
驗證與生成
參數驗證：根據實際材料試驗數據（如準靜態拉伸、剪切試驗結果）輸入參數，確保TENMAX、SHRMAX等值符合實驗標定。
生成卡片：通過軟件導出符合MAT169格式要求的材料卡片，包含所有必需和條件性卡片
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3.材料參數設置
ID：材料ID；
RO：質量密度；
E：楊氏模量；
PR：泊松比；
SIGY：屈服應力；
ETAN：切線模量；
FAIL：失效標識；
TDEL：自動單元刪除的最小時間步長；
C：應變率參數C；
P：應變率參數P；
LCSS：負載曲線或者表格ID；
LCSR：應變率變化曲線對屈服應力影響的表格ID；
VP：應變率公式；
EPS1-EPS8：有效塑性應變值；
ES1-ES8：EPS1-EPS8對應的屈服應力值；
國高材分析測試中心制作材料卡片涉及的材料特性參數與設備。
依托國家工程實驗室、院士工作站的專家豐富的工作經驗，及先進的力學測試成套制備設備如高速拉伸機，國高材分析測試中心可為您提供專業的高分子材料性能測試服務及材料卡片制作等創新技術解決方案。
展開 力學仿真 | 塑性材料卡片仿真準確性提升方法分享
總之，通過上述各種試驗方法，可以全面評估材料在不同環境條件下的性能特性，為汽車結構設計和安全性能評估提供有力支持。國高材分析測試中心憑借其成熟的高分子材料材料卡片制作技術經驗，可以為汽車行業提供準確、可靠的材料性能數據，助力汽車研發和安全性能的提升。
依托國家工程實驗室、院士工作站的專家豐富的工作經驗，及先進的力學測試成套制備設備如高速拉伸機，國高材分析測試中心可為您提供專業的高分子材料性能測試服務及材料卡片制作等創新技術解決方案。
汽車安全氣囊塑料罩蓋點爆仿真材料卡片準確性提升研究
為了進一步驗證材料卡片的實用性，將得到的材料應用到DAB靜態點爆仿真分析中，與實驗結果對比，驗證材料卡片的適用性和準確性，圖6所示的DAB靜態點爆實驗現場。
圖6 實驗現場
仿真-實驗對標工況主要是針對低溫和高溫兩種工況，結果如圖7、8所示。在低溫工況下，鉸鏈撕裂線區域完好，仿真和實驗結果一致。而在高溫工況下，實驗中鉸鏈撕裂線區域存在毛邊和過撕的現象，仿真中也出現了單元失效的現象，和實驗結果一致。
圖7 低溫點爆對比
圖8 高溫點爆對比
04
結論
與材料單軸拉伸實驗對比，可以發現以下兩個現象是影響材料卡片建立精度的關鍵因素：
1)聚合物材料在不同拉伸速度下，其力學特性存在明顯的差異，尤其在低溫高速拉伸過程中，局部熱軟化效應的影響不可忽略；
2)由于聚合物延伸率較高，聚合物材料單軸拉伸過程中，在大應變階段，應變率下降較為明顯，因此很難通過實驗方法獲得特定應變率下應力應變曲線。
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展開 從工程應力應變曲線到仿真材料卡片：一位CAE工程師的實戰筆記
這一機制徹底改變了傳統材料卡片隨網格尺寸變小而急劇變“脆”的網格敏感性缺陷，使得能量耗散成為一個相對客觀的物理不變量。
UMAT / VUMAT 的二次開發： 當標準材料庫無法覆蓋新興材料（如具有形狀記憶效應的鎳鈦合金、相變誘發塑性的TRIP鋼、或者超高周疲勞退化材料）時，最高階的仿真工程師必須依賴Fortran或C++編寫用戶自定義材料子程序（UMAT用于Abaqus/Standard隱式求解，VUMAT用于Abaqus/Explicit顯式求解）。編寫UMAT的核心挑戰并不在于屈服函數的編碼，而在于推導高度復雜的“一致切線剛度矩陣”（Consistent Tangent Modulus）。隱式非線性求解嚴重依賴該矩陣進行牛頓迭代，如果切線剛度推導存在微小誤差，將導致模型在屈服點附近徹底喪失二次收斂性（Quadratic Convergence），陷入無盡的迭代發散死循環。
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展開 
基于MAT_083材料卡片的汽車座椅泡沫特性參數擬合實驗與對標分析
汽車座椅的舒適性很大程度上取決于座椅泡沫材料。泡沫材料憑借其獨特的物理特性，在座椅的座墊、靠背等部位廣泛應用。泡沫材料具有粘彈性，具備比較好的滯后損失，較高的壓縮比，能夠在震動時吸收能量，起到減震的作用，并且其成形性、彈性都較好。
圖1：汽車座椅結構圖
在正常行駛時，泡沫材料能夠均勻分布乘客的體重，減少振動和沖擊，提供舒適的乘坐體驗。這種特性使得乘客在長時間乘坐過程中也能保持舒適，減少疲勞感。此外，泡沫材料的高能量吸收能力在車輛碰撞等極端情況下尤為重要。它可以通過吸收和分散沖擊力，有效降低乘客所受的沖擊力，減少受傷風險。因此，準確地對泡沫材料進行建模和仿真分析，對于優化汽車座椅設計、提升車輛整體安全性具有重要意義。
MAT_083
適用于泡沫的材料模型
為了準確模擬泡沫材料在碰撞中的行為，工程師們需要依賴材料卡片（Material Card）來描述其力學特性。而在眾多材料模型中，**MAT_FU_CHANG_FOAM（MAT_083）**因其簡單易用且適用于泡沫材料的特性，成為了工程師們的首選。
MAT_083材料模型是一種一維材料定律，基于零泊松比的假設。它基于Fu Chang（1995）提出的泡沫材料統一本構方程。可以在低和中密度泡沫中模擬速率效應。MAT_083的主要優點是用戶可以直接輸入單軸壓縮的實驗結果。如果有的話，還可以直接輸入拉伸和靜水壓實驗結果。MAT_083廣泛用于可逆泡沫的建模，主要原因可能是無需定義復雜的材料參數。
0
1
EPP泡沫的材料卡片
為了更好地利用 MAT_083 對泡沫材料進行建模，眾多學者開展了相關研究。
展開 技術研究 | 力學仿真分析的材料卡片你知道是怎么來的嗎？
材料卡片包含材料的各種物理性能參數，是材料進行力學仿真分析不可缺少的組成部分。
卡片開發時，需依據卡片輸入要求及工程分析需要，設計試驗矩陣，進行材料性能測試；處理試驗曲線，獲得材料的彈性、塑性和斷裂力學行為，主要包括：
彈性行為：計算彈性模量、泊松比、密度等。
塑性行為：計算不同應力狀態（拉伸、壓縮、剪切等）準靜態下塑性應力應變曲線及動態單向拉伸塑性應力應變曲線，塑性泊松比等。
斷裂行為：通過準靜態下各應力狀態試驗，建立相對應的仿真模型，通過模擬對標的方法確定斷裂點的等效失效應變與應力三軸度的關系，確定準靜態下的失效準則。通過動態單向拉伸試驗（或其他應力狀態動態試驗）確定等效失效應變和應變率的關系，模擬動態下的失效準則。以及其余參數標定。
簡言之，材料卡片開發流程：材料試驗→材料卡片建立→非失效段標定→失效段標定。
圖片來源于網絡
其中材料卡片的建立需求材料的基礎數據，通常包含密度、彈性模量、泊松比、靜態拉伸曲線、動態拉伸曲線、靜態雙向拉伸曲線、靜態壓縮曲線、靜態壓縮曲線。這些材料性能參數的獲取方法，我們之前在公開課中已經講到過——直播回顧 | 內附PPT，《力學仿真所需材料參數獲取及應用分享》
隨著大家希望仿真結果貼近實際工況的需求日益增多，獲取材料的靜態剪切工程應力-應變曲線/真實應力-應變曲線/力-位移曲線、靜態壓縮工程應力-應變曲線/真實應力-應變曲線/力/位移曲線、靜態穿孔力-位移曲線，成為了力學仿真過程中必須使用到的材料性能參數，國高材分析測試中心結合DIC測量技術，擁有完善的力學仿真所需材料參數的全套獲取能力，今天為大家分享材料剪切、壓縮和穿孔性能參數獲取方法。
1、試驗方法
壓縮跟剪切試驗需要結合DIC技術進行應變監測，測試前需在樣品表面制作散斑，穿孔試驗一般無需測試應變。
展開 Ls-Dyna MAT24號材料卡片應力應變曲線輸入以及驗證
我又去翻了dyna圣經——幫助手冊（第二卷），找到了MAT24號材料對輸入的應力應變曲線的解釋，果然和我的思路不謀而合。I'm a genius！！！！！
【結論】
LS-DYNA MAT24號材料卡片應力應變曲線輸入應該是有效應力應變曲線，而不是真實應力應變曲線，當在在幫助文檔沒有做特殊說明的情況下，推薦大家輸入有效應力應變曲線。
我是風流倜儻、英俊瀟灑、才華橫溢的潤秋，請大家關注我，共同交流，一同進步。
??【招聘】國家產業創新平臺招聘材料卡片開發工程師（力學/仿真方向）2名?
崗位職責：??
負責材料卡片相關方法開發及測試驗證，包括高速拉伸、疲勞、蠕變、霍普金森桿等實驗設計與執行；
基于力學/仿真背景，參與材料本構模型開發與參數標定；
協同團隊提升材料卡片交付能力，支持客戶工程化需求。
??崗位要求：??
碩士及以上學歷，力學、材料、機械等相關專業；
熟悉材料力學性能測試（如動態/靜態載荷、斷裂分析等），有高速拉伸、霍普金森桿等設備操作經驗者優先；
掌握ABAQUS/LS-DYNA等仿真軟件及材料模型開發流程者更佳；
邏輯清晰，具備獨立實驗設計與數據分析能力。
??我們提供：??
技術前沿課題，直接參與材料卡片全流程開發；
與行業專家共事，參與國家科研項目快速積累工程經驗；
有競爭力的薪酬及發展空間。
工作地點：廣州/上海
??推薦/應聘請聯系：??
HR 廖女士 ?? admin@guogaocai.com
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