材料塑性仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
材料塑性仿真的視頻教程
基于Johnson-cook塑性材料的沖擊損傷仿真分析
外籍朋友Acumen專家英語語言講授，主要通過Abaqus對(duì)Johnson-cook塑性材料進(jìn)行沖擊損傷仿真分析；教程建立了沖擊幾何模型、定義了Johnson-cook塑性材料模型及損傷參數(shù)，并根據(jù)沖擊精度加密了網(wǎng)格劃分細(xì)節(jié)、進(jìn)行了沙漏能的控制、定義了接觸類型。
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Abaqus材料模型-各向同性硬化彈塑性本構(gòu)
二、Abaqus各向同性硬化彈塑性本構(gòu)——數(shù)據(jù)擬合 1、采用webplotdigitizer獲取圖片中的曲線數(shù)據(jù) 2、采用ABAQUA Calibration工具進(jìn)行材料參數(shù)處理 三、Abaqus各向同性硬化彈塑性本構(gòu)——Abaqus仿真算例 1、采用Hypermesh進(jìn)行算例建模 2、仿真結(jié)果后處理分析 視頻作者為上海交通大學(xué)材料加工博士
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材料塑性仿真的實(shí)例教程
一、模型構(gòu)建
本文采用殼體網(wǎng)格進(jìn)行仿真，為節(jié)約計(jì)算量，下方墻體設(shè)置為單一單元，上方?jīng)_擊板與墻體呈45°。
本案例對(duì)彈性和塑料材料進(jìn)行了對(duì)比模擬。
不同材料在不同環(huán)境條件下會(huì)展現(xiàn)出千變?nèi)f化的形態(tài)與復(fù)雜多面的行為屬性。汽車行業(yè)采用的材料豐富多樣，從常見的塑料、金屬到最近炙手可熱的輕質(zhì)高強(qiáng)復(fù)合材料。此外，汽車的結(jié)構(gòu)與零部件復(fù)雜而精密，且應(yīng)用在不同的部位，以多樣的拓?fù)湫螤睿虼怂褂玫?em>材料也需要體現(xiàn)出完全不同的特性。
材料卡片是指包含了模擬仿真所需的所有材料性能數(shù)據(jù)的集成文件，可直接導(dǎo)入汽車研發(fā)時(shí)應(yīng)用的仿真軟件進(jìn)行使用。獲取可靠的材料卡信息能顯著提高仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。
國(guó)高材分析測(cè)試中心具備成熟的高分子材料材料卡片制作技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，可依照標(biāo)準(zhǔn)材料卡片制作流程，進(jìn)行樣品制備和相關(guān)性能測(cè)試，如在高低速應(yīng)變率下，結(jié)合非接觸式數(shù)字圖像相關(guān)（DIC）測(cè)量方法，精準(zhǔn)獲取在拉伸、剪切及壓縮等試驗(yàn)下的高分子材料參數(shù)，并依照常用的商業(yè)仿真軟件格式來整合材料特性參數(shù)，保證這些材料特性參數(shù)可順利應(yīng)用于各類仿真軟件，為仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性保駕護(hù)航。
國(guó)高材分析測(cè)試中心制作材料卡片涉及的材料特性參數(shù)與設(shè)備。
1 單軸拉伸試驗(yàn)
在碰撞仿真模擬當(dāng)中，不同應(yīng)變速率下的應(yīng)力應(yīng)變曲線至關(guān)重要。通過準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)可以獲得屈服強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、彈性模量等關(guān)鍵參數(shù)。
泊松比是高分子材料的彈性常數(shù)，也被稱為橫向變形系數(shù)。在材料進(jìn)入彈塑性變形階段后，泊松比不再被視為常量，而是與應(yīng)變相關(guān)的函數(shù)。為了獲得泊松比隨塑性應(yīng)變曲線，需要將DIC輸出的曲線與力學(xué)試驗(yàn)機(jī)輸出的處理后的真實(shí)應(yīng)力-真實(shí)塑性應(yīng)變曲線相結(jié)合。這樣可以得到準(zhǔn)靜態(tài)拉伸過程中泊松比隨塑性應(yīng)變曲線。
通過簡(jiǎn)單的準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)，可以觀察到在不同應(yīng)變速率下，高分子材料在屈服強(qiáng)度、彈性模量等參數(shù)上存在明顯的差異。在高速變形情況下，這種差異將進(jìn)一步放大。
展開 晶體塑性有限元仿真入門(2)--BCC、FCC、HCP晶格材料以及多相材料的有限元模擬
這篇文章講解如何使用晶體塑性有限元方法(CPFEM)進(jìn)行不同晶格材料以及多相材料的變形模擬，CPFEM是基于商業(yè)有限元軟件ABAQUS完成的建模，晶體塑性本構(gòu)模型是使用的開源的UMAT用戶子程序(源碼和inp文件見附件)。采用CPFEM模擬了面心立方結(jié)構(gòu)(FCC)、體心立方結(jié)構(gòu)(BCC)和密排六方結(jié)構(gòu)(HCP)的單晶、多晶及多相材料受到外部載荷時(shí)的力學(xué)響應(yīng)。基于滑移原理的晶體變形理論，隨著變形的進(jìn)行各滑移系統(tǒng)的臨界剪應(yīng)力都會(huì)增大，CPFEM將捕捉到材料的力學(xué)響應(yīng)(應(yīng)力-應(yīng)變曲線)。這些應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)有助于從根本上理解晶粒尺度下金屬變形的性質(zhì)。
首先我們從一個(gè)簡(jiǎn)單的FCC晶格材料的例子入手，講解如何進(jìn)行有限元模型的創(chuàng)建，從完全新手的角度出發(fā)，一步步講解如何建模，賦予材料和處理仿真結(jié)果。
本文章包括以下八個(gè)部分：
1) FCC晶格材料的變形模擬-單晶體
2) FCC晶格材料的變形模擬-多晶體
3) BCC晶格材料的變形模擬-單晶體
4) BCC晶格材料的變形模擬-多晶體
5) HCP晶格材料的變形模擬-單晶體
6) HCP晶格材料的變形模擬-多晶體
7) 多相材料的變形模擬
8) 參考資料
1. FCC晶格材料的變形模擬-單晶體
幾何模型
如圖1.1a在草圖里繪制R0.015mm的圓形，拉伸0.05mm，最后得到如圖1.1b所示的圓柱體(R0.015mm&H0.05mm)。
展開 在結(jié)構(gòu)有限元分析中很多情況只需要考慮材料的線彈性階段。但有時(shí)設(shè)計(jì)人員希望能充分發(fā)揮材料的極限性能，就需要考慮材料的屈服和強(qiáng)化階段。本實(shí)例利用有限元仿真分析方法模擬材料力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)，針對(duì)塑性材料力學(xué)性能有限元仿真有一定的參考意義，希望能幫到大家。
【溫故知新】
大家可還記得材料力學(xué)中的力學(xué)性能測(cè)試試驗(yàn)？忘了的朋友趕緊腦補(bǔ)去…
復(fù)習(xí)好了哇？直接上實(shí)驗(yàn)結(jié)果...似曾相識(shí)？J
塑性材料應(yīng)力應(yīng)變曲線
注：在ANSYS有限元程序中默認(rèn)比例極限等于屈服極限。
1
幾何模型與網(wǎng)格
試樣最小截面直徑10mm。網(wǎng)格劃分如下(網(wǎng)格粗糙，演示用)。
2
材料參數(shù)
楊氏模量2E11 Pa，泊松比0.325，屈服極限350Mpa，強(qiáng)度極限516Mpa。塑性階段采用Multilinear Kinematic hardening(多線性隨動(dòng)強(qiáng)化模型)材料本構(gòu)關(guān)系模型，用列表形式輸入應(yīng)力與塑性應(yīng)變。材料參數(shù)設(shè)置截圖如下。
在實(shí)際工程項(xiàng)目中為得到較為準(zhǔn)確的材料屬性，可用電子拉力機(jī)對(duì)小試件做力學(xué)性能試驗(yàn)來確定的。通過試驗(yàn)可以得到上述材料應(yīng)力應(yīng)變曲線圖。
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材料塑性仿真的最新內(nèi)容
突破長(zhǎng)度極限，開啟制造新紀(jì)元
在高端復(fù)合材料領(lǐng)域，長(zhǎng)度一直是衡量制造能力的核心標(biāo)尺。傳統(tǒng)CF/PEEK單向帶受限于工藝瓶頸，往往只能提供數(shù)十米至數(shù)百米的斷續(xù)產(chǎn)品，接頭頻繁、性能波動(dòng)、效率低下成為困擾行業(yè)的頑疾。
如今，江蘇君華特種高分子材料股份有限公司自豪地推出連續(xù)長(zhǎng)度1000米CF/PEEK預(yù)浸帶（LU-CF/PEEK）—這不是簡(jiǎn)單的數(shù)字疊加，而是熱塑性預(yù)浸料制造技術(shù)的革命性跨越。
材料卡片是仿真分析的"基因"，決定了有限元計(jì)算結(jié)果的精度上限。
在碰撞仿真、NVH分析、產(chǎn)品可靠性評(píng)估等場(chǎng)景中，材料參數(shù)設(shè)置的準(zhǔn)確性直接影響仿真的可信度。然而，實(shí)驗(yàn)室提供的原始材料曲線與仿真軟件所需的有效應(yīng)力應(yīng)變曲線之間，存在一道需要跨越的轉(zhuǎn)化鴻溝。本文基于實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)梳理從材料曲線獲取到仿真材料卡片生成的完整流程，供從事CAE工作的工程師參考。
在橡膠產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與仿真中，仿真結(jié)果的可靠性，首先取決于輸入的材料模型是否準(zhǔn)確。一個(gè)僅基于單軸拉伸數(shù)據(jù)構(gòu)建的模型，可能嚴(yán)重偏離材料在多軸真實(shí)受力下的行為，導(dǎo)致剛度、壽命等性能預(yù)測(cè)錯(cuò)誤或設(shè)計(jì)過度保守。
我們提供的系統(tǒng)化測(cè)試服務(wù)，旨在通過一系列標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，完整刻畫橡膠材料在各種變形模式下的力學(xué)響應(yīng)，為您構(gòu)建高保真度的仿真模型提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
全面的超彈本構(gòu)關(guān)系
在橡膠制品（如密封件、輪胎、減震器）的開發(fā)中，高精度仿真已成為優(yōu)化設(shè)計(jì)、預(yù)測(cè)耐久性的核心環(huán)節(jié)。仿真結(jié)果的可靠性，根本上取決于輸入材料模型的準(zhǔn)確性。
當(dāng)前行業(yè)普遍的痛點(diǎn)在于：傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試數(shù)據(jù)，無法充分表征橡膠在實(shí)際復(fù)雜工況下的非線性、時(shí)間相關(guān)與疲勞損傷行為，導(dǎo)致仿真與實(shí)物性能存在顯著偏差。
為實(shí)現(xiàn)仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，關(guān)鍵在于構(gòu)建一個(gè)精準(zhǔn)、完備的材料參數(shù)體系。這要求測(cè)試方案必須超越基礎(chǔ)力學(xué)性能范疇
Abaqus復(fù)合材料鉚接有限元仿真分析2個(gè)月前
Abaqus復(fù)合材料鉚接有限元仿真分析，
上層碳纖維復(fù)合材料，內(nèi)插0厚度cohesive以模擬層間分層，下層AL
自沖鉚接三維模型，動(dòng)態(tài)顯示分析，可提供cae，inp、VUMAT，odb文件，含變形云圖、應(yīng)力云圖，結(jié)果清晰，適合初學(xué)者學(xué)習(xí)參考！
可以指導(dǎo)交流互相學(xué)習(xí)
材料彈塑性性能隨坐標(biāo)變化3個(gè)月前
<h2>應(yīng)用程序安裝</h2><p>下載與您所選 Ansys 版本對(duì)應(yīng)的應(yīng)用程序。</p><p>在 Extensions（擴(kuò)展）菜單 中，點(diǎn)擊 “Install Extension…”（安裝擴(kuò)展），系統(tǒng)會(huì)彈出文件對(duì)話框，選擇并打開已下載的 “*.wbex” 二進(jìn)制文件。</p><p><br></p><figure style="text-align: center;"
為什么使用壓縮成型模擬?
壓縮成型為塑料在高溫高壓的條件下被擠壓進(jìn)預(yù)熱的膜腔中直到固化的成型過程。其制程可用于大量生產(chǎn)且達(dá)到低成本的制模，適用于具有復(fù)雜外觀、高強(qiáng)度或抗高沖擊性的產(chǎn)品。
壓縮成型能夠快速生產(chǎn)復(fù)雜的復(fù)合材料部件，Moldex3D支持許多不連續(xù)的且常用于壓縮成型的FRP材料，包含熱塑性材料GMT、LFT-G、LFT-D；也支持熱固性材料，例如SMC、BMC材料。
模擬挑戰(zhàn)
圖1 汽車底護(hù)板
隨著全球汽車產(chǎn)業(yè)向電動(dòng)化、智能化加速轉(zhuǎn)型，新能源汽車的底部安全防護(hù)已成為決定產(chǎn)品可靠性與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的核心要素之一。面對(duì)復(fù)雜的真實(shí)路況——從城市道路的減速帶到非鋪裝路面的碎石與凸起——作為動(dòng)力電池“第一道物理防線”的底護(hù)板，其性能直接關(guān)系到整車的安全底線。
圖2 高分子復(fù)合材料與鋁鎂合金材料的對(duì)比
傳統(tǒng)的金屬防護(hù)方案雖然可靠，但過大的重量已成為阻礙車輛續(xù)航里程提升的
本文原刊登于Ansys.com：《Ansys and Schr?dinger Partner to Enable Multiscale Simulation》
作者：Adarsh Chaurasia | Ansys高級(jí)應(yīng)用工程師
編輯整理：鄭偉巍 | Ansys高級(jí)應(yīng)用工程師
通過納米、微觀和宏觀尺度的仿真，產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)可以將設(shè)計(jì)優(yōu)化提升到全新水平
隨著產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)面臨日益復(fù)雜的挑戰(zhàn)
