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多線性模型常用材料如何選擇本構模型？各向同性>彈塑性：不銹鋼，鋁合金，銅等金屬，不帶玻纖的塑料，各向同性的彈塑性材料是最常用的材料本構，結構分析軟件都會有。注意鑄鐵受拉和受壓力學性能不一樣，需單獨定義受拉和受壓狀態的材料參數。不銹鋼應力-應變曲線如下所示。

仿真精度受很多因素影響，如模型簡化程度、網格尺寸和質量、材料參數等。其中，材料參數是影響仿真精度最重要的影響因素之一。采用不同的材料本構和失效模型或者同樣的材料本構和失效模型采用不同的材料參數，仿真結果將大相徑庭。

上述差異將會增加材料本構模型建立的難度和準確度，進一步影響實際產品的仿真結果。而影響聚合物材料本構模型建立的準確性的主要原因在于聚合物的分子鏈間的力學特性和分子鏈本身力學特性在不同溫度范圍內(玻璃化轉變溫度和熔點溫度)和加載速率下表現出了巨大的差異性。

本章主要是介紹Moldex3D 的基本理論，包含有： •材料的模型 •基本理論及原理，包括充填、保壓、冷卻、翹曲、纖維、反應型材料及氣體輔助射出等各項模塊。

作品大綱要達到期望的產品質量并符合公差需求，翹曲預測至關重要；對纖維強化塑料來說尤其如此。考慮材料黏彈性對于翹曲的影響，其重要性與應用程度也漸趨普及。在本研究中，Moldex3D用于研究黏彈性對翹曲分析的影響。藉由開發一種建立纖維強化塑料非等向性黏彈行為的方法，同時進行實驗驗證，利用含肋條的實驗模及3D掃描進行。結果顯示，正確的黏彈模型與量測方法對描述翹曲行為是不可或缺的。

在構建聚合物材料卡片時，傳統的金屬本構模型完全失效。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的半解析模型，如SAMP-1（Semi-Analytical Model for Polymers）。

其中SIMULIA Abaqus作為非線性仿真的權威軟件，提供針對塑料和橡膠仿真全方位支持，包括豐富的材料本構模型、非線性求解技術、優秀的前后處理等。同時SIMULIA也提供其他多物理場仿真軟件，能夠實現與Abaqus軟件的聯合仿真。例如結合Isight用于橡膠非線性材料參數標定、塑料件、橡膠件性能優化等工作。這對于確保前期產品設計滿足性能要求是非常重要的。

汽車燃油箱是汽車部件中重要的功能件和安全件之一，而汽車塑料油箱與金屬燃油箱相比具有安全、耐腐蝕和使用壽命長等特點，且能夠適應汽車輕量化的發展要求，因此現在被廣泛采用。但是汽車塑料油箱采用的材料是一種復雜的非線性材料，并在實際的過程中也會經歷大變形，因此采用Abaqus軟件來進行分析是非常合適的。

如果需要考慮材料失效模型，比如GISSMO，DIEM，MMC或Johnson-Cook模型，則需要再多做一些其他試驗，并根據仿真軟件不同的材料本構要求，可能會涉及到材料各向異性的樣件取樣，及不同溫度下的材料力學性能測試。

經由本案例，史丹利百得團隊發現等向性材料模型是不足以反映真實材料的特性。透過結合Moldex3D的纖維排向分析和結構分析軟件，有助了解纖維強化塑料產品實際的變形行為。除此之外，更可在實際生產前驗證和減輕產品重量，強化產品脆弱區域，并優化產品設計。

雖然大多數拉伸桿實驗都是在低應變率下進行的，并且用于靜載荷情況，但本用例側重于模擬注塑玻璃纖維增強塑料的高應變率各向異性應力-應變行為。這些類型的測量是準確評估碰撞和跌落測試性能所必需的。在有限元模擬中使用材料性能建模的結果，并將模擬結果與實驗驗證進行比較。Part.02基礎材料屬性建模正確的建模能夠引導設計，同時減少設計迭代次數。

在優化材料選擇方面，由于這是一種多尺度方法，可以為復合材料的基體選擇不同的材料，例如在虛擬數值分析中選擇不同的熱塑性塑料，不同的纖維如玻璃纖維或碳纖維。還可以通過動力學結構分析得到的結果，對產品做進一步的結構優化。 LS-DYNA多尺度方法開展手機的跌落測試仿真。手機蓋板用注塑成型的短纖維增強熱塑性塑料制造，手機模型裝配了PCB印刷線路板、電池、屏幕和一些接合件。

這對于復雜的材料行為尤其適用，其特征是顯著的可變性，因此具有高度的不確定性——這是可持續材料中常見的特征。例如，可回收的和生物基物質的材料就是這種可持續發展趨勢的例證。在增強塑料領域，我們的可靠性設計解決方案成為理解和有效管理工業領域中這些日益流行的材料的關鍵推動者。本研究通過兩個不同的案例研究實現了可靠性設計方法：以樣本為中心的探索和涉及電池外殼的研究。隨后的研究結果被仔細記錄和全面檢查。

為了讓材料屬性可以更針對眼科鏡片的製造，CR-39的資料取塑料的自主要供應商PPG Industries，且可用波長延伸至整個可見光譜範圍。而POLYCARBONATE的資料則由Essilor International S.A. (Gentex Corp.的母公司，主要的PC眼科鏡片製造商)所提供。

圖五 白色記號在螺旋及復雜塑件的模腔表面滑動在射出成型的數值計算中，材料特性是影響最終模擬真實性的重要因素之一。本案例中以差示掃描量熱儀(DSC Q2000)和導熱儀(DTC 300)測量了材料的熱性能；并以平板流變儀(AR 2000)測量材料的流變特性。接下來再以儀器測量出的數據發展數值模型。

在優化材料選擇方面，由于這是一種多尺度方法，可以為復合材料的基體選擇不同的材料，例如在虛擬數值分析中選擇不同的熱塑性塑料，不同的纖維如玻璃纖維或碳纖維。還可以通過動力學結構分析得到的結果，對產品做進一步的結構優化。 LS-DYNA多尺度方法開展手機的跌落測試仿真。手機蓋板用注塑成型的短纖維增強熱塑性塑料制造，手機模型裝配了PCB印刷線路板、電池、屏幕和一些接合件。

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控制原材料成本已成為產品開發中的重要環節。降成本開發可以從簡化產品結構、控制生產工藝等多方面考慮，其中采用更具成本優勢的材料是成本管控的技術手段之一。　　本公司在開發某型號的冰箱時，為了管控成本，研討HIPS（高抗沖擊聚苯乙烯）替代ABS工程塑料在冰箱門體蓋板上的應用。冰箱門由上門蓋、下門蓋、鋼板、內膽以及發泡料組成。

流動分析能夠解決與填充相關的問題，如短射 (不完全填充)、縫合線、包封、流動問題、表面燒焦劣化，流道/流動平衡，及澆口設計等問題；因此，本模塊可以在概念或產品設計時間使用。此外，塑件或模具設計師可以用計算機仿真測試可能的設計而縮短交付設計所需的時間。填充分析也可用于評估材料的加工性能 (Processing properties) 和作為材料選擇的參考。