内置的材料模型包括:金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料等
用户自定义材料模型:UMAT
材料模型用于确定本构关系—应力、应变关系
对于实际工程问题,根据材料响应阶段、响应特点选择材料的本构模型:弹性、弹塑性、粘弹性、损伤本构(损伤模型)等。
材料非线性:应力-应变关系曲线呈非线性变化
超弹性:弹性本构包括线弹性本构(胡克定律)和非线弹性本构(超弹性、次弹性等),Abaqus中橡胶材料采用超弹性材料模型模拟。
弹性本构曲线
塑性:加载力超出材料弹性极限,卸载后材料有不可恢复的永久变形。
2.1.1超弹性材料模型
应用:
EditMaterial-Mechanical-
Elastic-Hyperelastic
两种常用的超弹性本构模型:
物理模型
现象模型
2.1.2超弹性材料模型
物理模型(微观结构观点)
•Arruda-Boyce
材料参数 2个
•Van der waals
材料参数 4个
2.1.3超弹性材料模型
现象模型
•Polynomial
Mooney-Rivlin
Reduced polynomial
1.neo-Hookean
2.Yeoh
•Ogden•Marlow
根据材料参数与所分析问题的特点选择合适的模型
2.2.1曲线拟合工具
已知材料测试数据,怎样获得不同的模型参数?如何评估模型参数?
橡胶材料试验:
单轴拉伸、压缩
双轴拉伸、压缩
平面拉伸、压缩
体积拉伸、压缩
2.2.2曲线拟合工具
输入橡胶材料试验数据:
Abaqus可以进行橡胶材料不同模型的曲线拟合,并给出计算输入参数,做出评估
2.2.3曲线拟合工具
2.2.4曲线拟合工具
通过曲线拟合,参数评估,获得指定模型的参数。
2.2.5定义橡胶本构参数
选择Mooney-Rivilin,将评估得到的稳定参数输入材料管理器。
2.3橡胶分析注意事项
•打开几何大变形设置
Nlgeom=ON
•ABAQUS/Standard分析时单元采用杂交单元
如:
C3D8RH
C3D8IH
2.4橡胶其他特点
•非线性弹性行为
•循环加载的粘弹性行为
•预应力作用后的应力软化现象,即Mullins effect
2.5仿真案例
3.1材料拉伸曲线
低碳钢和铝合金材料的应力-应变曲线
3.2名义应力应变与真实应力应变
转换关系:
3.3各项同性塑性参数设置
塑性参数一定要输入真实应力、应变
3.4材料标定工具
如果已经有材料拉伸测试的数据,如何快速获得真实应力、应变与所要输入的塑性参数?
ABAQUS参数校准功能:calibration
3.5材料参数校准工具
第一步:输入测试数据
应力-应变(名义或真实的);力位-移等
第二步:选择行为模式
弹性
弹塑性
超弹性(考虑永久变形)
第三步:计算并输出材料参数
3.6 Johnson-Cook材料参数设置
应力是应变、应变率和温度的函数:
对于大部分材料,冲击过程中塑性能量大部分会以热量的形式耗散,因此JC塑性模型常常结合JC韧性损伤用于材料的冲击破坏模拟。
3.7常见金属材料的Johnson-Cook塑性参数