LS-DYNA-复合材料建模_mat_compos
mat_compos
1 2
2 3
33 34
32 33
UserUser-Defined Integration (971)
$ no *section command needed $ thickness is sum of thick values given in *PART_COMPOSITE $ no need for multiple *PART commands $ *PART_COMPOSITE $ pid, elform 1, 2 $ mid, thick, beta,,mid,thick,beta 11, 0.5,,, 11, 0.5 12, 4.0,,, 12, 4.0 12, 4.0,,, 12, 4.0 11, 0.5,,, 11, 0.5 *mat_layered_linear_plasticity 11, 2.7e-6, 73.4, 0.32, 1e9
• In the material definition (*mat) • See description of “AOPT” in User’s Manual under *mat_2 (orthotropic_elastic) • In the section definition (*section_shell) • A “beta” angle is given for each integration point • Optionally, in the element definition (*element_shell_beta, *element_solid_ortho)
Element rotation
1 3 Case 2
2 2
Local x = (90+180)/2 – 45 = 90o
基于Ls-Dyna软件2种材料模型的碳纤维复合材料层合板面内剪切有限元仿真
2020年12月第44卷第12期Vol.J4No.12Dec.202() MATERIALS FOR MECHANICAL ENGINEERINGDOI：10.11973/jxgccl202012016基于Ls-Dyna软件2种材料模型的碳纤维复合材料层合板面内剪切有限元仿真孟宪明'，钟正S程从前2,曹铁山S赵杰2,黄亚烽-吴瑶2(1.中国汽车技术研究中心有限公司，天津300300；2.大连理工大学材料科学与工程学院，大连116024)摘要：通过准静态单轴拉伸试验和面内剪切试验获取力学性能参数，采用Ls-Dyna软件中的纤维增强复合材料渐进损伤模型和复合材料层合板连续损伤模型模拟碳纤维复合材料层合板在面内剪切载荷作用下的力学响应和破坏模式，对比了2种模型的适用性。
结果表明：在面内剪切过程中的初始线弹性阶段,2种模型都能较好地模拟出碳纤维复合材料层合板的力学特性。
随着载荷的持续增大，渐进损伤模型的载荷-位移仿真曲线依旧呈线性上升，到达载荷峰值后迅速下降，与试验曲线存在很大偏差；连续损伤模型由于引入了损伤参数，当材料出现损伤后.其载荷-位移仿真曲线呈非线性，与试验曲线吻合良好。
关键词：碳纤维复合材料；连续损伤模型；渐进损伤模型；损伤参数中图分类号：TB332文献标志码：A文章编号：1000-3738(2020)12-0085-06Finite Element Simulation of In-plane Shear of Carbon Fiber ReinforcedPlastic Laminates with Two Material Models of LS-DYNA SoftwareMENG Xianming1.ZHONG Zheng2.CHENG Congqian2,CAO Tieshan2.ZHAO Jie2,HUANG Yafeng*,WU Yao2(1.China Automotive Technology&Research Center Co.,Ltd.,Tianjin300300,China；2.School of Materials Science and Engineering,Dalian University of Technology»Dalian116024,China)Abstract:The progressive failure model of fiber reinforced plastics and the continuous damage model of composite laminate of the Ls-Dyna software were applied to simulate the mechanical response and damage modes of carbon fiber reinforced plastic laminates under in-plane shear loads,with the mechanical parameters obtained by quasi-static uniaxial tensile and in-plane shear tests.The applicability of the two models was compared.The results show that in the initial linear elastic stage during in-plane shearing,the two models could simulate the mechanical characteristics of the carbon fiber r&nforced plastic laminates.As the load continued to increase,the loaddisplacement simulation curve obtained by the progressive failure model still rose linearly,and dropped rapidly after reaching the load peak；the simulation curve had a large deviation from the test curve.When the material was damaged,because of the introduction of damage parameters,the load-displacement simulation curve obtained by the continuous damage model was nonlinear,which was in good agreement with the test curve.Key words:carbon fiber reinforced plastic；continuous damage model；progressive failure model；damage parameter收稿日期：2020-08-05；修订日期：2020-11-27基金项目：国家重点研发计划“新能源汽车”重点专项项目（2O16YFBO1O16O2）作者简介:孟宪明（1980—）,男，山东济南人，高级工程师•博士通信作者:赵杰教授0引言碳纤维复合材料（CFRP）作为一种比强度高、比刚度高、耐腐蚀性能较强的轻量化材料，广泛应用于汽车、航空航天、军工武器、高速动车等方面口切。
基于 LS-DYNA的复合材料夹芯结构动态冲击仿真分析
基于 LS-DYNA的复合材料夹芯结构动态冲击仿真分析摘要：建立了飞机典型复合材料夹芯结构的有限元模型，利用大型动力有限元分析软件LS-DYNA对其进行动力学冲击仿真分析。
通过仿真分析结果与试验结果的对比研究，验证了仿真分析方法的准确性和可靠性。
研究结果为同类实际工程问题提供了科学可行的分析、解决手段和参考依据。
关键词：复合材料；夹芯结构；动态冲击；仿真分析1. 概述复合材料在飞机结构上的大量应用已经引发了航空制造业的一场革命，与此同时，复合材料飞机结构分析，特别是冲击动力响应分析显得非常有实际意义。
由于全尺寸飞机结构冲击试验周期长、操作困难，且成本巨大，难以得到预期丰富的数据结果。
自上世纪80年代后，美国空军飞行动力试验室开始使用MAGNA（材料和几何非线性分析）程序对现役飞机结构进行动力响应分析，取得了很好的分析结果，而且大大节省了新机型的研制费用和研制周期[1]。
随着计算机软、硬件技术的发展和有限元理论研究的深入，数值模拟仿真技术在航空飞行器领域得到越来越广泛的应用。
本文利用大型动力有限元分析软件LS-DYNA，对典型复合材料夹芯结构在冲击荷载作用下的动力响应问题进行了数值仿真分析。
2. LS-DYNA动力有限元分析简介LS-DYNA软件是功能齐全的几何非线性（大位移、大转动和大应变）、材料非线性（140多种材料动态模型）以及摩擦和接触分离等界面状态非线性有限元分析程序。
它以Lagrange算法为主，兼有ALE和Euler算法；以显式求解为主，兼有隐式求解功能；以结构分析为主，兼有热分析、流固耦合功能；以非线性动力分析为主，兼有静力分析功能；是军用和民用相结合的通用结构分析非线性有限元程序[2]。
3. 复合材料夹芯结构冲击试验试验用复合材料夹芯结构由上下2层玻璃纤维复合材料面板及其中间的泡沫夹芯层组成。
上面板厚度为0.8mm，由4层复合材料单层板构成，铺层顺序为452/-452；下面板厚度为0.4mm，由2层单层板构成，铺层顺序为45/-45；夹芯层为PVC泡沫材料，泡沫夹芯层有2种不同的厚度，分别为7mm和18mm；夹芯板试件为245mm×245mm的方板。
[LSDYNA][材料模型]金属成形材料模型总结
![[LSDYNA][材料模型]金属成形材料模型总结](https://img.taocdn.com/s3/m/24e1811769dc5022aaea00c7.png)
第一章Dyna中已有的关于金属成形的材料模型$1.1 *MAT_003(*MAT_PLASTIC_KINEMATIC)这个模型适合模拟等向和运动强化塑性，有选项可以考虑率效应。
适合于：梁（Hughes-Liu），壳和实体单元。
$1.2 *MAT_012(*MAT_ISOTROPIC_ELASTIC_PLASTIC)这是一个低耗等向塑性模型，适合于三维实体。
对于平面应力壳单元计算中，当应力状态超过屈服表面时，一步radial return approach被采用来修正Cauchy应力张量。
这种方法导致不准确的壳厚度更新和不准确的屈服后应力。
这是dyna平面应力分析中唯一不缺省采用迭代方法的模型。
$1.3 *MAT_018(*MAT_POWER_LAW_PLASTICITY)这是一个考虑率效应的等向塑性模型，采用指数强化。
$1.4 *MAT_024(*MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY)可以定义任意应力应变曲线的弹塑性材料模型。
$1.5 *MAT_033(*MAT_BARLAT_ANISOTROPIC_PLASTICITY)该模型由Barlat, Lege, and Brem[1991]开发，用来模拟成形过程中的各向异性材料行为。
这个模型的有限元执行由Chung and Shah[1992]详细描述。
它基于六参数模型，适合于三维连续问题。
Barlat, F., D.J. Lege, and J.C. Brem, "A Six-Component Yield Function for Anisotropic Materials,", Int. J. of Plasticity, 7, 693-712, (1991).Chung, K. and K. Shah, "Finite Element Simulation of Sheet Metal Forming for Planar Anisotropic Metals," Int. J. of Plasticity, 8, 453-476, (1992).$1.6 MAT_033_96(*MAT_BARLAT_YLD96)这个模型是由Barlat等人[1997]提出用来模拟成形过程中的各向异性材料行为（尤其适用于铝合金）。
lsdyna材料库
lsdyna材料库LS-DYNA材料库。
LS-DYNA作为一款非常强大的显式动力学有限元分析软件，广泛应用于汽车碰撞、航空航天、工程爆炸、成型加工等领域。
在进行LS-DYNA仿真分析时，合适的材料模型和参数选择对于模拟结果的准确性至关重要。
而LS-DYNA软件内置的材料库则为用户提供了丰富的材料模型和参数，方便用户进行仿真分析。
LS-DYNA材料库包括了金属、塑料、复合材料等多种材料的模型和参数，用户可以根据实际需要选择合适的材料进行仿真分析。
其中，金属材料模型包括了线弹性、塑性、强化塑性、动态强化塑性等多种模型，用户可以根据金属材料的实际性能选择合适的模型进行建模。
塑料材料模型则包括了各种流变模型，如Newtonian模型、非Newtonian模型等，用户可以根据塑料材料的流变性能选择合适的模型进行建模。
此外，复合材料模型也包括了多种层合板、织物增强复合材料等模型，用户可以根据复合材料的结构和性能选择合适的模型进行建模。
在LS-DYNA材料库中，用户还可以根据材料的实际性能和试验数据自定义材料模型和参数，以满足特定仿真分析的需求。
同时，LS-DYNA材料库还提供了丰富的材料参数数据库，用户可以根据材料的名称、类型、性能等进行检索和选择，方便用户进行建模和仿真分析。
在进行LS-DYNA仿真分析时，选择合适的材料模型和参数是非常重要的。
合适的材料模型和参数可以有效地模拟材料的真实性能，提高仿真分析的准确性和可靠性。
因此，用户在使用LS-DYNA软件进行仿真分析时，需要充分了解LS-DYNA材料库中各种材料模型和参数的特点和适用范围，选择合适的材料模型和参数进行建模和仿真分析。
总之，LS-DYNA材料库为用户提供了丰富的材料模型和参数，方便用户进行仿真分析。
用户可以根据实际需要选择合适的材料模型和参数进行建模，并可以根据实际情况自定义材料模型和参数。
选择合适的材料模型和参数可以提高仿真分析的准确性和可靠性，为工程设计和分析提供有力的支持。
lsdyna复合材料铺层定义
lsdyna复合材料铺层定义1.引言在工程领域中，复合材料广泛应用于各种结构和部件中，以提供更好的性能和轻量化的设计。
为了准确描述和模拟复合材料在力学行为和应力分析方面的性能，需要定义复合材料的铺层结构。
本文将介绍如何在l s dy na中定义复合材料的铺层结构。
2. ls dyna复合材料铺层定义流程l s dy na是一种广泛用于有限元分析的软件工具，它允许我们对复合材料进行详细的建模和分析。
下面将详细介绍在ls dy na中定义复合材料铺层的步骤。
2.1创建材料定义文件首先，我们需要创建一个材料定义文件，其中包含复合材料的层厚度、材料属性等信息。
这个文件是ls dy na中定义复合材料铺层的基础。
2.2定义铺层结构在材料定义文件中，我们可以按照需要定义不同层的厚度、材料属性和层间粘结性能。
通过控制每层的材料属性和顺序，我们可以模拟复合材料在力学行为上的性能。
2.3模拟加载条件接下来，我们需要定义加载条件，在l sdy n a中模拟复合材料的加载过程。
这包括定义施加在复合材料上的载荷和边界条件，以及模拟实际使用环境中的温度和湿度等因素。
2.4运行仿真分析一切准备就绪后，我们可以运行l sd yn a的仿真分析来模拟复合材料的行为。
根据定义的材料属性、层厚度和加载条件，l sd yn a将计算复合材料在不同加载情况下的应力、变形和破坏行为。
3. ls dyna复合材料铺层定义的应用l s dy na的复合材料铺层定义广泛应用于航空航天、汽车、船舶和建筑等领域中。
通过准确描述复合材料的铺层结构，可以帮助工程师分析和优化复合材料结构的性能。
在航空航天领域，ls d yn a的复合材料铺层定义可以用于飞机结构的设计和分析。
通过模拟不同的载荷情况和材料特性，可以评估飞机复合材料结构的强度和刚度，从而提高设计效率和飞行安全性。
在汽车领域，复合材料的应用越来越广泛。
通过l sd yn a的复合材料铺层定义，可以分析汽车车身和零部件的刚度、轻量化设计和碰撞安全等方面的性能，为汽车制造商提供更好的产品设计和改进方向。
LS-dyna软件中应变强化材料本构模型的实现
2
用户自定义材料模Biblioteka 的建立材料模型的建立需要用到的软件有 ： Microsoft Vi-
sualC + + 、 Intel Fortran Compiler、 LS － dyna、 由 LS － dyna 公司提供的 UMAT 文件包、 LS － prepost。 要注意的 Microsoft VisualC + + 要先于 Intel Fortran compiler 是， 安装。
dyn21． f 的程序模块， 该程序模块中有诸多对应不同材 料模型的子程序， 其中子程序“subroutine umat41 ” 与 “subroutine umat41v ” 对应的便是用户自定义材料模 块， 纤维混凝土材料的用户自定义材料模型就在该模 块中编写， 可采用 notepad + + 软件进行编写。材料模 使用 Fortran Compiler 软件和 dyn21． f 型编写好之后， 程序来获得新的 dyna 求解器 ls971． exe， 将 Fortran 界 面路径切换到 UMAT 文件夹， 输入 nmake 命令， 以运 行自定义程序， 则可以在 UMAT 文件夹 中 生 成 新 的 ls971． exe 求解器， 然后将生成的新求解器 ls971． exe 放到 LS － dyna 的安装目录中。 新求解器的运行方法 —选 择“solver ” —选 择 为： 打 开“LS － dyna manager ” “select LS － dyna solver” —此处选择新生成的 dyna 求 “ls971． exe ” 。 此外， 解器 在 LS － dyna 的前处理软件 LS － PrePost 中， 选择“041 _050 － USEＲ_DEFIND_MATEＲIAL_MODELS” 来输入材料参数。 程序编写运行中还需要注意： ① 每次生成新的 dyna 求解器时， 都需要在原始安装文件中生成， 这是 由于在每次生成新的 dyna 求解器时， 不仅 ls971． exe 求解器是新生成的， 同时安装文件包中的其它文件也 会相应发生变化。② 求解器的路径只能为英文， 且求 。 解器名称中不能有符号出现
LS-DYNA第七章：材料模型
第七章材料模型ANSYS/LS-DYN包括40多种材料模型，它们可以表示广泛的材料特性，可用材料如下所示。
本章后面将详细叙述材料模型和使用步骤。
对于每种材料模型的详细信息，请参看Appendix B,Material Model Examples 或《LS/DYNA Theoretical Ma nual》的第十六章（括号内将列出与每种模型相对应的LS-DYNA 材料号）。
线弹性模型•各向同性（#1）•正交各向异性（#2）•各向异性（#2）•弹性流体（#1）非线弹性模型•Blatz -ko Rubber倂7）•Moo neyRivlin Rubber（#27）•粘弹性（#6）非线性无弹性模型•双线性各向同性（#3）•与温度有关的双线性各向同性（#4）•横向各向异性弹塑性（#37）•横向各向异性FLD（#39）•随动双线性（#3）•随动塑性（#3）•3参数Barlat （#36）• Barlat 各向异性塑性（#33）•与应变率相关的幂函数塑性（#64）•应变率相关塑性（#19）•复合材料破坏（#22）•混凝土破坏（#72）•分段线性塑性（#24）•幂函数塑性（#18）压力相关塑性模型•弹-塑性流体动力学（#10）•地质帽盖材料模型（#25）泡沫模型•闭合多孔泡沫（#53）•粘性泡沫（#62）•低密度泡沫（#57）•可压缩泡沫（#63）•Ho neycomb（#26）需要状态方程的模型•Bamma塑性（#51）• Johnson-Cook 塑性（#15）•空材料（#9）•Zeril li-Armstrong（#65）•Stei nberg （# 11）离散单元模型•线弹性弹簧•普通非线性弹簧•非线性弹性弹簧•弹塑性弹簧•非弹性拉伸或仅压缩弹簧•麦克斯韦粘性弹簧•线粘性阻尼器•非线粘性阻尼器•索（缆）（#71）刚性体模型•刚体（#20）7.1定义显示动态材料模型用户可以采用ANSY命令MP , MPTEMP, MPDATA, TB , TBTEMP和TBDATA以及ANSYS/LS-DYN命令EDMP来定义材料模型。
LS-DYNA材料模型及参数
LS-DYNA材料模型及参数目录1基本的状态方程 (2)1.1EOS_JWL (2)2.2EOS_GRUNEISEN (2)2.3EOS_LINEAR_POL YNOMIAL (3)2.材料模型 (3)2.1MA T_HIGH_EXPLOSIVE_BURN (3)RDX (5)HMX (5)TNT (5)1.2MA T_NULL (5)空气 (6)水 (6)1.3MA T_JOHNSON_COOK (7)紫铜 (8)钢 (8)1.4 MA T_PLASTIC_KINEMATIC (9)钢 (10)高导无氧铜 (10)土壤 (10)1.5MA T_STEINBERG (10)高导无氧铜 (12)1.6MA T_JOHNSON_HOLMQUIST_CERAMICS (12) B4C陶瓷 (14)1.7MA T_JOHNSON_HOLMQUIST_CONCRETE (14) 混凝土 (14)3其它材料参数 (15)L Y12CZ铝合金 (15)主要材料模型及参数1基本的状态方程1.1EOS_JWL2.2EOS_GRUNEISEN2.3EOS_LINEAR_POLYNOMIAL (对EOS_GRUNEISEN进行线性化)2.材料模型2.1MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURNRDX密度：1.69E+3 kg/m3；D: 8310m/s；Pcj ：30.45 GpaA:850 Gpa；B: 18 Gpa；R1: 4.6；R2: 1.3；w0.38；E0:10MJ/kgFor（g-cm-us）:*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN1 1.69 8.310 0.3015 0*EOS_JWL1 8.50 0.18 4.6 1.3 0.38 10 e-02 1.00 HMX密度：1.891 E+3 kg/m3, D：9910m/s，Pcj：42Gpa,A：778.3 Gpa；B：7. 1 Gpa；R1：4.1；R2：1.00；w0：30；E0：10. 5 MJ/kgFor（g-cm-us）:*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN1 1.89 9.910 0.42 0*EOS_JWL1 7.783 0.071 4.2 1.0 0.30 10.5 e-02 1.00TNT密度：1.63 E+3 kg/m3；D：6930 m/s；Pcj：27 Gpa：A：371.2 Gpa；B：3.21 Gpa；R1：4.15；R2：0.95；w0：30 E0:4.29 MJ/kgFor（g-cm-us）:*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN1 1.63 6.930 0.27 0*EOS_JWL1 3.713 0.0743 4.15 0.95 0.30 7.0 e-02 1.001.2MAT_NULL空气*MAT_NULLRO=1.25 kg/m3, PC= -1.0pa（<0）, MU=1. 7456E-5（动力粘性系数）*EOS_LINEAR_POLYNOMIAL1 ，0 Gpa，0 Gpa，0 Gpa，0，0.4 ，0.4 ，0253312.5， 1.0*MAT_NULL3 0.125e-02 -1.0E-12 1.749E-7 00000 0000 00 00 *EOS_GRUNEISEN3 0.3444 00000 0000 00000 1.40 00 0000/*EOS_LINEAR_POL YNOMIAL3 0 0 0 0 0.4 0.4 02.5000E-6 1水*MAT_NULL1, RO=998.21 kg/m3，PC= -10.0 pa，MU=0.8684E-3, 0, 0, 0, 0C:1480m/s，S1: 2.56，S2 :-1.986，S3 :0.2268, γ:0.4934，A:0.47，E0:0V0:1For（g-cm-us）:*MAT_NULL1 0.998 -1.0E-11 0.8684E-5 00000 0000 00 00 *EOS_GRUNEISEN1 1.65 1.92 -0.096 00000 0.350 00 00001.3MAT_JOHNSON_COOK紫铜EX=1.19*MAT_JOHNSON_COOK1 8.96000 0.460.900E-03 2.920E-03 0.310 0.250E-01 1.09 0.1356E+04 210 0.100E-050.383E-05 -9.00E+00 3.00 0.00 3.00 0.00 0.00 0.000.00*EOS_GRUNEISEN1 0.394 1.489 0.00 0.00 2.02 0.47 0.001.00钢EX=2.0*MAT_JOHNSON_COOK2 9.96000 0.460.900E-03 2.920E-03 0.310 0.25E-01 1.09 0.136E+04 210 0.100E-05 0.383E-05 -9.00E+00 3.00 0.00 3.00 0.00 0.00 0.000.00*EOS_GRUNEISEN1 0.394 1.489 0.00 0.00 2.02 0.47 0.001.001.4 MAT_PLASTIC_KINEMATICj S e H钢*MAT_PLASTIC_KINEMA TIC4 7.83 2.07 0.300 0.400E-02 5.00E-02 1.000.00 0.00 0.00高导无氧铜*MAT_PLASTIC_KINEMA TIC1 8.93 1.17 0.350000 0.400E-02 0.100E-02 1.000.00 0.00 0.00土壤*MAT_PLASTIC_KINEMA TIC1 7.80 2.1 0.300 0.023 0. 0240. 1.000 0 01.5MAT_STEINBERG高导无氧铜*MAT_STEINBERG2 8.93 0.477 0.120E-02 36.0 0.450 0.00 0.640E-02 2.83 2.83 0.377E-03 0.100E-02 63.5 0.179E+04 2.02 1.50 -9.00 3.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.000.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00*EOS_GRUNEISEN2 0.394 1.49 0.00 0.00 2.02 0.470 0.001.001.6MAT_JOHNSON_HOLMQUIST_CERAMICSB4C陶瓷*MAT_JOHNSON_HOLMQUIST_CERAMICS2 2510e-6 197e+3 0.927 0.7 0.005 0.85 0.671.0 260 0.2 19e+3 8.71e+3 1.00.001 0.5 233e+3 -593e+3 28e+5 0.11.7MAT_JOHNSON_HOLMQUIST_CONCRETE 混凝土$*MAT_JOHNSON_HOLMQUIST_CONCRETE$ 1 0.311E+04 20.87E+9 0.79 1.60 0.007 0.61 72E6 $ 5.2E6 1E-6 0.01 7.0 16E6 0.001 8E8 0.10$ 0.04 1.0 85E9 -171E9 208E93其它材料参数LY12CZ铝合金抗拉强度MPa 5240.2%屈服强度MPa462伸长率％11体膨胀系数m3(.m3.K)－168*10-620°C体积电导率％IACS33 20°C电阻率N .M 52.2 强性模具E/GPa 71硬度HB140-150密度KG.m-32810。
LS_DYNA软件个人学习总结
LS_DYNA软件个人学习总结LS_DYNA软件个人学习总结1、单位制：在DYNA动力学分析软件中，我们一般使用的单位制为(mm、mg、ms)。
即：mm mg ms m/s mN kpa g/cm3 mJ2、在DYNA中我们涉及到接触时，一般选择自动单面接触，次接触自动判断接触部分，如果为壳单元此接触自动考虑壳后，因此在建模时，注意留有间隙。
此外，对于单面接触，程序不会输出界面力，需要设置一个力的传感器*CONTACT_FORCE_TRANSDUCER_PENALTY 来定义，将从面设置为你所需要得到接触力的部件，一般只用定义一下ssid（salve set id)， sstyp(salve set type)，同时在用*DATBASE_RCFORC来输出。
就可以得到了接触力了。
此方法一般用来输出接触力以及刚体所受反力。
3、关键字*mat_add_erosion注意：excl为排除关键字，这个数字可以任意定义，如果某个参数对应的失效准则与此相同，则此准则就会被忽略。
几乎所有的力学软件都有统一规定：静水压以压为正、拉为负；所以对于静水压破坏准则就是给出最大静水压应力，如果大于该值，则材料破坏。
相反，应力则是以拉为正，压为负，所以拉应力破坏准则就是给出最大拉应力，如果拉应力大于该值，则材料破坏。
4、输出损伤变量3、LS-DYNA求解中途退出的解决方案LS-DYNA在求解过程中由于模型的各种问题常发生中途退出的问题，归纳起来一般有三种现象：一是单元负体积，二是节点速度无限大，三是程序崩溃。
单元负体积：这主要是由于人工时间步长设置的不合理，调小人工时间步长可解决该问题。
还有就是材料参数和单元公式的选择合理问题。
节点速度无限大：一般是由于材料等参数的单位不一致引起，在建立模型时应注意单位的统一，另外还有接触问题，若本该发生接触的地方没有定义接触，在计算过程中可能会产生节点速度无限大。
程序崩溃：该现象不常发生，若发生，首先检查硬盘空间是否已满，二是检查求解的规模是否超过程序的规模。
LS-DYNA-复合材料建模_mat_compos
三明治(sandwitch)复合材料的截面可能有个别各向 同性的层，但每层的材料性质和厚度都不同. • 泡沫夹心复合材料是一种特殊的三明治复合材料，其中厚的
比较软的泡沫层夹在两块薄的硬板层之间。
LIVERMORE SOFTWARE TECHNOLOGY CORPORATION
好) • 要求 *integration_shell ( 每个积分点可以有不同的材料常数) • Resultant formulation (无应力计算)
LIVERMORE SOFTWARE TECHNOLOGY CORPORATION
复合材料模型
*mat_117 (composite_matrix) *mat_118 (composite_direct) • Resultant formulation ( 无应力计算 ) • 需输入刚度矩阵的 21 个系数 • 117 中的刚度系数在材料坐标系中给出 • 118 中的刚度系数在单元坐标系中给出 ( 更低的存储要求)
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复合材料建模
正交壳的响应对面内剪切变形和沙漏变形非常敏感， 敏感程度取决于单元坐标系是如何建立的。为了减小 这种敏感性, 强烈推荐在 *control_accuracy 中设置 INN = 2 以调用 “ Invarient Node Numbering”。 对于复合材料，如果在*database_extent_binary 中设 置 CMPFLG (and STRFLG)＝1，则输出的应力和应 变是在材料坐标系中的结果而不是全局坐标系中的结 果。
义 ( 可选的 )
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LS-DYNA用户自定义材料模型开发与验证
LS-DYNA用户自定义材料模型开发与验证张安康;陈士海【摘要】When the required material model does not exist in LS-DYNA material library, users can customise the material and create new calculator of LS-DYNA for solving the problem. Semi-implicit return mapping algorithm represents its good usage when the numerical algorithm is required to calculate constitutive equations in problem solving. In this paper, through the derivation of a solving formula of a simple and ideal elastic-plastic model ,we further elaborate this method as well as the basic course of compiling the material program, and a one-element model is used to have verified the correctness of the complied program.%当DYNA 材料库中不包含所需要的材料模型时,用户可以自定义材料,生成新的DYNA求解器,进行问题的求解.其中需要采用数值算法求解本构方程组时,半隐式的图形返回算法体现了其良好的使用性.通过对一个简单的理想弹塑性模型的求解公式的推导,进一步阐述了这种方法以及编写材料程序的基本过程,并采用单单元模型验证了所编写程序的正确性.【期刊名称】《计算机应用与软件》【年(卷),期】2011(028)004【总页数】3页(P71-73)【关键词】LS-DYNA;自定义材料;弹塑性模型;单单元模型;应力更新算法【作者】张安康;陈士海【作者单位】山东科技大学土木建筑学院,山东,青岛,266510;山东科技大学土木建筑学院,山东,青岛,266510【正文语种】中文LS-DYNA软件是功能齐全的几何非线性、材料非线性以及摩擦和接触分离等界面状态非线性程序。
第三章 LS-DYNA材料模型
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62 *MAT_VISCOUS_FOAM
粘性泡沫 : • 在碰撞模拟中吸能泡沫常用于模拟吸能材料（例 如假人） • 仅用于压缩载荷下的实体模型 • 由平行的非线性弹簧和粘性阻尼构成 • 需要有DENS, EX (初始杨氏模量E1) 和 NUXY • 弹性刚度E’ 定义为: E’ = E1 V-n1 其中 n1 是弹性刚度幂率 • 粘性系数V’ 定义为: V’ = V2 |1-V|n2 其中 V2 = 初始粘度系数 n2 = 粘度系数幂率
*mat_null+EOS(常见流体) *mat_high_explosive+EOS（炸药） *MAT_ELASTIC_PLASTIC_HYDRO+EOS（固体在高应变率下 的流体表现） *mat_3-parameter_barlat（三参数的BARLAT各向异性塑性金属 材料） *mat_transversely_elastic_plastic（横向各向异性金属材料） *mat_fabric（气囊、丝织物） *mat_composite_failure_options_model（实体或壳复合材料） *mat_seatbelt（安全带材料） *mat_thermal_options （材料热物理参数） *user_defined_material_models（用户自定义材料的参数输入）
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泡沫
5 *MAT_SOIL_AND_FOAM 14 *MAT_SOIL_AND_FOAM_FAILURE 26 *MAT_HONEYCOMB 38 *MAT_BLATZ_FO_FOAM 53 *MAT_CLOSED_CELL_FOAM 57 *MAT_LOW_DENSITY_FOAM 62 *MAT_VISCOUS_FOAM 63 *MAT_CRUSHABLE_FOAM 75 *MAT_BILKHU/DUBOIS_FOAM 83 *MAT_FU_CHANG_FOAM 仅对体单元
部分详细的ls dyna材料
f >0
f <0
Elastic domain
σ1
Yield surface,
f =0
10
单轴拉伸数据的说明
金属材料建模
11
概要
Q 假设我们已经从单轴拉伸实验得到了力－变形曲线，通过下面的处理可 以得到弹－塑性材料的性质 Q 产生工程应力/工程应变 Q 产生真实应力/真实应变 Q 清除弹性应变得到有效应力/有效塑性应变曲线
在 *control_timestep中的 ERODE参数和 *control_termination 中的
DTMIN 参数一起作用可以调用基于时间步长的失效准则，这种准则用于 体单元和厚壳单元
有些材料模型有自己的失效准则,例如., 塑性模型的有效塑性应变 基于时间 复合材料基于应力的失效准则
Acoustic material Fabric Concrete/Soil High Explosives Laminated Glass Rigid User-defined
参考 LS-DYNA 用户手册中的材料表.
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对于单点积分的体单元，使用关键字 *MAT_ADD_EROSION可以在任何材料
模型中增加各种各样的失效准则如压力, 应力, 或者基于应变的准则l
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关于壳失效的附加注释
沿厚度方向的积分点能够渐进地失效，当某一个积分点满足
对应力应变数据进行光滑处理，使用
最少的数据点来定义一条理想的曲线 f
。
Ao
d
εe
LS-DYNA复合材料建模教程
32 33
Output for Composites
For composite material models, stresses (and strains) will be written in the material coordinate system rather than the global coordinate system if CMPFLG (and STRFLG) is set to 1 in *database_extent_binary.
• The orientation of the material coordinate system and thus response of orthotropic shells can be very sensitive to inplane shearing deformation and hourglass deformation, depending on how the element coordinate system is established. • To minimize this sensitivity, “Invarient Node Numbering”, invoked by setting INN = 2 (shells) or 3 (solids) in *control_accuracy is highly recommended.
A sandwich composite section has laminae which may be individually isotropic but the material properties and thickness may vary from lamina to lamina.
lsdyna材料模型
lsdyna材料模型地质盖帽模型该模型是⼀种⽤于地质⼒学问题或诸如混凝⼟材料分析的⾮粘性、双常量材料模型。
该模型中，双常量帽盖理论⼜被扩展到包括⾮线性随动硬化。
下⾯将讨论扩展的帽盖模型及其参数。
图7-1⽤应⼒张量不变量来描述帽盖模型。
从偏量应⼒得出偏应⼒张量第⼆不变量的平⽅根，如下所⽰：此为变形或剪切⼒的客观标量尺⼨。
应⼒－第⼀不变量是应⼒张量的轨迹。
帽盖模型包括压⼒空间的三个表⾯，如图7-1Surface of the Two-invariant Cap Model 所⽰。
表⾯是失效包络，是极限表⾯，⽽是拉伸中⽌值。
的函数形式如下：这⾥由下式给出：和。
这⼀失效包络⾯固定在空间，因此，如果不存在随动硬化就不会硬化，接着，在图中，有⼀个帽盖表⾯，由下式给出：这⾥由下式给出是帽盖表⾯和轴的交叉：⽽L（k）定义为由硬化准则，硬化参数k 和塑性体积的变化有关，在⼏何上，认为R为帽盖表⾯和失效表⾯交叉处的坐标，最后，有⼀个截⽌拉伸表⾯，在图中表⽰为，函数由下式给出式中T为输⼊的材料参数，它来定义材料所⽀持的最⼤静⽔张⼒，处的弹性区域由上⾯的失效包络⾯，左边的拉伸截⽌表⾯和右边的帽盖表⾯来定义边界。
⽤MP 命令输⼊密度（DENS）和剪切模量（GXY）。
⽤TB，GCAP命令和TBDATA命令的1-13项输⼊下列参数。
TB，GCAPTBDATA，1，K（体积模量）TBDATA，2，α（失效包络参数）TBDATA，3,θ（失效包络线性系数）TBDATA，4,γ（失效包络指数系数）TBDATA，5,β（失效包络指数）TBDATA，6，R（帽盖表⾯中⼼线⽐率）TBDATA，7，D（硬化率指数）TBDATA，8，W（硬化率系数）TBDATA，9，（硬化率指数）TBDATA，10，C（动态硬化系数）TBDATA，11，N（动态硬化参数）TBDATA，12，Ftype（公式标志：1表⽰⼟和混凝⼟，2表⽰⽯头）TBDATA，13,Toff（拉伸截⽌值；Toff〈0，在压缩中为正〉）对于该种材料的详细信息请参看《LS-DYNA Theoretical Manual》。
ls-dyna材料专题
LS-dyna材料专题何欢tony.he@peraglobal+8620-38102018-137安世亚太广州分公司目录•加载类型•屈服准则•硬化准则•几种常见本构模型•测试数据处理•常用材料参数加载类型单轴拉伸/压缩应力状态:单轴加载类型:•单调加载•非单调加载•反向加载静水加载:在单轴拉伸载荷情况下,可看到如下状态:•弹性阶段•屈服•塑性硬化•颈缩•断裂基于上面的状态,有如下一些量对应:•屈服应力yσ•弹性模量yd d E σσεσp ,=•强度极限硬化斜率(切线模量)uσ•硬化斜率(切线模量) TANE •断裂应力r σ非单调加载在非单调加载情况下,应变率改变符号:反向加载在反向加载情况下,应力改变符号:静水加载在静水加载情况下:•即使在高压载荷作用下,结构不会发生永久体积变形-几乎不可压缩•应力-应变响应无关紧要•对屈服的影响很小弹塑性材料-屈服准则Tresca屈服准则:•以最大剪应力作为评价准则;•具体准则为:•仅为评价的一个下界,ls-dyna不支持该准则屈服准则:Mises 屈服准则（各向同性材料）2221σ()()()[]1332212σσσσσσ−+−+−=e ye σσ>σ2σ3σσ1=σ2=σ3ε弹性塑性σyσ1σ2σ1主应力空间单轴应力－应变σ3屈服准则:Hill 屈服准则它是各向异性(Mi Hill Mi –(von Mises 是各向同性)。
Hill 准则可看作是von Mises 屈服准则的延伸e σσ>()()()222222222xzyz xy z x z y y x o M L N G F H τττσσσσσσσ+++−+−+−=yσ3σσ2σ3σ3yσ2y εσ2σ1主应力空间单轴应力-应变屈服准则:广义Hill屈服准则(各向异性非均质材料)Hill 势理论的屈服面可看作是在主应力空间内移动了的变形圆柱体–广义Hill 势理论的屈服面可看作是在主应力空间内移动了的变形圆柱体。
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LS-DYNA 中的正交异性材料
正交弹性常数定义在材料坐标系中. 必须为每一个正交单元，所有的壳以及厚度方向的每 一个积分点定义材料坐标系。坐标系的方向可以在下 面三个地方定义。 • 在材料 (*mat) 中定义 • 见*mat_2 中“AOPT” 的描述 (orthotropic_elastic) • 在单元性质 (*section_shell) 中定义 • 为每一个积分点指定一个 “beta” 角 • 在单元 (*element_shell_beta, *element_solid_ortho)中定
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复合材料模型
论文 “Crashworthiness Analysis with Enhanced Composite Material Models in LS-DYNA - Merits and Limits”, Schweizerhof et al, 5th International LS-DYNA User‘s Conference (1998) 提供了对 LS-DYN 中几种复 合材料模型的研究分析，包括 mat_54, mat_58, and mat_59.
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复合材料建模
正交壳的响应对面内剪切变形和沙漏变形非常敏感， 敏感程度取决于单元坐标系是如何建立的。为了减小 这种敏感性, 强烈推荐在 *control_accuracy 中设置 INN = 2 以调用 “ Invarient Node Numbering”。 对于复合材料，如果在*database_extent_binary 中设 置 CMPFLG (and STRFLG)＝1，则输出的应力和应 变是在材料坐标系中的结果而不是全局坐标系中的结 果。
义 ( 可选的 )
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用户自定义积分
Gaussian 和 Lobatto 积分方法已经预先确定了积分点 位置和权系数。 梯形积分的积分点等间隔分布。 对复合材料，用户需要定义自己的积分点位置和权系 数 (对应于层厚)，并为每一个积分点指定不同的材料 常数。 • 使用*integration _shell 定义积分方法 • 在*section_shell 中设置 QR/IRID 一个负整数来调用定义的
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复合材料建模
复合材料的特性 材料坐标系 对壳单元用户自定义的积分方法 LS-DYNA中的复合材料模型
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复合材料性质
高级复合材料 在其内部嵌入有硬的，高强度的纤维. • 每一层的性质是正交的，因为每层的纤维铺在单一方向。 • 通常, 高级复合材料的截面有多层，每一层都有纤维，且相邻
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复合材料
*mat_161 (composite_msc) • 来自 Materials Sciences 的有版权的模型 ( 需要另外的 license) • 用于壳和体 • 提供纤维剪切和纤维压垮失效准则 (体单元) • 能预测分层 (体单元)
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复合材料模型
*mat_114 (layered_linear_plasticity) • 使用 laminate shell 理论的塑性模型 *mat_116 (composite_layup) • 不使用 laminate shell 理论 ( 对泡沫夹心的三明治复合材料不
积分方法
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复合材料模型
*mat_2 (elastic_orthotropic) 下面 4 种适用于 “高级复合材料”, 每种都具有一个特别的 fiber/matrix damage 牌号和失效准则。 • *mat_22 (composite_damage) • 如果在 *control_shell 中设置 lamsht=1 则使用 laminate shell 理论 • *mat_54,55 (enhanced_composite_damage) • 如果在 *control_shell 中设置 lamsht=1 则使用 laminate shell 理论 • *mat_58 (laminated_composite_fabric) • *mat_59 (composite_failure(_shell, _solid)_model) • 可以用于壳和体
好) • 要求 *integration_shell ( 每个积分点可以有不同的材料常数) • Resultant formulation (无应力计算)
பைடு நூலகம்
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复合材料模型
*mat_117 (composite_matrix) *mat_118 (composite_direct) • Resultant formulation ( 无应力计算 ) • 需输入刚度矩阵的 21 个系数 • 117 中的刚度系数在材料坐标系中给出 • 118 中的刚度系数在单元坐标系中给出 ( 更低的存储要求)
两层的纤维放置方向都不一样.
三明治(sandwitch)复合材料的截面可能有个别各向 同性的层，但每层的材料性质和厚度都不同. • 泡沫夹心复合材料是一种特殊的三明治复合材料，其中厚的
比较软的泡沫层夹在两块薄的硬板层之间。
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