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1、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:单轴单调拉伸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•断裂单轴单调拉伸加载基于上面的状态,有如下一些量对应:•屈服应力σyEdσ•弹性模量=,σpσdεy•强度极限σu•硬化斜率(切线模量)ETAN•断裂应力σr单轴单调压缩加载非单调加载在非单调加载情况下,应变
2、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不支持该准则弹塑性材料-屈服准则(续)屈服准则:Mises屈服准则（各向同性材料）1222[()()()]σ>σσ=σ−σ+σ−σ+σ−σeye1223312σσ3σ2塑性σyσ1=σ2=σ3弹性εσ1σσ1主应力空间2单轴应力－应变σ3弹塑性材料-屈服准则(续)屈服准则:Hi
3、ll屈服准则–它是各向异性(M(vonMiises是各向同性)。Hill准则可看作是vonMises屈服准则的延伸222222σ=H()σ−σ+F(σ−σ)+G()σ−σ+2Nτ+2Lτ+2Mτσ>σoxyyzxzxyyzxzeyσσ3σ2σ2yσ3σ3yεσ1主应力空间σ2单轴应力-应变弹塑性材料-屈服准则(续)屈服准则:广义Hill屈服准则(各向异性非均质材料)–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。–由于各向异性(不同方向屈服不同)，所以圆柱屈服面变形(Hill准则)。–因为屈服在拉伸和压缩中可指定为不同,所以圆柱屈服面被初始移动。σσ3
4、σ3σ3ytεσ3ycσ主应力空间σ单轴应力-应变12弹塑性材料-屈服准则(续)屈服准则:DP准则•DkDrucker-P(Prager(DP)DP)塑性应用于颗粒状(摩擦)材料,如土壤、岩石和混凝土。•与金属塑性不同,对于DP,屈服面是与压力有关的vonMises面钢筋混凝土梁玻璃钢加固的钢筋混凝土梁σ21σ=σ=σ123⎡1T⎤2σ=3βσ+{}s[]M{}sσe>σyem⎢⎥⎣2⎦σ2sinφ6(c)cosφ1β=σy=3()3−sinφ3()3−sinφσ3弹塑性材料-屈服准则(续)屈服准则:DP准则•DkDrucker-P(Prager(DP)DP)塑性应用于颗粒
5、状(摩擦)材料,如土壤、岩石和混凝土。•与金属塑性不同,对于DP,屈服面是与压力有关的vonMises面钢筋混凝土梁玻璃钢加固的钢筋混凝土梁σ21σ=σ=σ123⎡1T⎤2σ=3βσ+{}s[]M{}sσe>σyem⎢⎥⎣2⎦σ2sinφ6(c)cosφ1β=σy=3()3−sinφ3()3−sinφσ3弹塑性材料-硬化准则硬化准则:•强化准则描述屈服面如何随塑性变形的结果而变化(大小、中心、形状)。•强化准则决定如果继续加载或卸载,材料将何时再次屈服。–这与呈现无硬化–即屈服面保持固定的弹性-理想塑性材料完全不同。塑性加载后的屈服面弹性最初的屈服面弹塑性材料-硬化准则(续
6、)强化准则:•Ls-dyna所用的基本强化准则有两个,用于规定屈服面的修正:后继屈服面V随动强化.屈服面大小保持不变,并沿屈服方向平移.V等向强化.初始屈服面屈服面沿塑性流动的所有方向均匀膨胀.V混合强化.后继屈服面初始屈服面弹塑性材料-硬化准则(续)线性随动强化(小应变分析)•对线性随动强化,屈服面在塑性流动过程中进行刚体平移。–屈服后最初的各向同性塑性行为不再各向同性(随动强化是各向异性强化的一种形式)–弹性区等于2倍的初始屈服应力，这称为包辛格效应。σσ3后来的屈服面σ'σy2σyα最初的屈服面εσ1σ2弹塑性材料-硬化准则(续)等向强化(大应变、比例载荷)•等向强化
7、指屈服面在塑性流动期间均匀扩张。‘等向’一词指屈服面的均匀扩张，和‘各向同性’屈服准则(即材料取向)不同。σσ3后来的屈服面σ'σy2σ'最初的屈服面εσ1σ2弹塑性材料-硬化准则(续)非线性随动强化（大应变和循环加载）•屈服面可以图示如下:–当前屈服面在主应力空间移动–有有个一个极限屈服面,如下张幻灯片所示。换言之，该行为接近于理想塑性(和线性随动强化不同)，不改变斜率。–非线性随动强化因为可以模拟包辛格效应而适用于大应变和循环加载。它能模拟棘轮和调整。σσ3极限屈服面σRC/γα{α}的极限ε值σ1σ2当前屈服
