ANSYS中定義材料破壞失效

2021-10-06 13:01:18 字數 3766 閱讀 9157

我們一般靜力學分析時,定義各向同性材料的彈性常數:模量和泊松比即可,對於各向異性的複合材料,則需要定義更多的效能。ansys對於正交各向異性材料是可以通過定義許用應力和許用應變來判斷失效行為,對於複合材料也內建了tsai-wu,puck等準則。但怎麼使用它們確實個難以捉摸的問題。

注:由於acp為ansys workbench 的內建模組,因此通過讀取它輸出的檔案對於我們理解材料建模流程有很大幫助。材料的定義在\dp0\acp-pre\acp\material.apdl檔案裡,通過apdl語言編寫。

定義例項

附:acp中gui定義引數

後處理補充:關於`fc`命令

定義材料彈性常數一般使用mp命令

比如常用鋼材彈性常數的定義

! material 1 = structural steel

mp,dens,1,7.85e-09, ! tonne mm^-3

mp,alpx,1,1.2e-05, ! c^-1

mp,c,1,434000000, ! mm^2 s^-2 c^-1

mp,kxx,1,60.5, ! tonne mm s^-3 c^-1

mp,rsvx,1,0.00017, ! ohm mm

mp,ex,1,200000, ! tonne s^-2 mm^-1

mp,nuxy,1,0.3,

複合材料彈性常數的定義

! material 2 = epoxy_eglass_ud

mp,dens,2,2e-09, ! tonne mm^-3

mp,ex,2,45000, ! tonne s^-2 mm^-1

mp,ey,2,10000, ! tonne s^-2 mm^-1

mp,ez,2,10000, ! tonne s^-2 mm^-1

mp,prxy,2,0.3,

mp,pryz,2,0.4,

mp,prxz,2,0.3,

mp,gxy,2,5000, ! tonne s^-2 mm^-1

mp,gyz,2,3846.15, ! tonne s^-2 mm^-1

mp,gxz,2,5000, ! tonne s^-2 mm^-1

而對於材料許用的定義,需要用到的關鍵命令為tb,裡面選項極其豐富,需要耐心閱讀幫助文件才能了解全部,這裡只介紹對於材料破壞定義的tb, fcli,即對於lab選擇fcli時的引數設定。

tb, lab, matid, ntemp, npts, tbopt, eosopt, funcname
簡單解釋為:

由於需要定義的引數非常多,所以這裡先給出下參考文件。

可以從下表(格式,懶得從word整理了)看出,c1 ~ c9對於tbopt = 1和tbopt = 2近似,均為三個方向的拉伸、壓縮許用外加三個麵內的剪下許用,區別只是乙個用應力表示,乙個用應變表示。而對於c10 ~ c12,則定義了複合材料tsai-wu失效準則的耦合係數。而對於c13 ~ c16,則定義了複合材料puck準則的一些因子。對於c17 ~ c20,適用於larc03, larc04以及自定義的失效準則。

對於不同的失效準則,需要定義的引數是不一樣的,見下表。

定義工程彈性常數

! material 2 = epoxy_eglass_ud

mp,dens,2,2e-09, ! tonne mm^-3

mp,ex,2,45000, ! tonne s^-2 mm^-1

mp,ey,2,10000, ! tonne s^-2 mm^-1

mp,ez,2,10000, ! tonne s^-2 mm^-1

mp,prxy,2,0.3,

mp,pryz,2,0.4,

mp,prxz,2,0.3,

mp,gxy,2,5000, ! tonne s^-2 mm^-1

mp,gyz,2,3846.15, ! tonne s^-2 mm^-1

mp,gxz,2,5000, ! tonne s^-2 mm^-1

許用應變

tb,fcli,2,1,9,2

tbdata,1,0.0244,-0.015,0.0035,-0.012,0.0035,-0.012

tbdata,7,0.016,0.012,0.016

許用應力

tb,fcli,2,1,20,1

tbdata,1,1100

tbdata,2,-675

tbdata,3,35

tbdata,4,-120

tbdata,5,35

tbdata,6,-120

tbdata,7,80

tbdata,8,46.1538

tbdata,9,80

tsai-wu失效準則常數

tbdata,10,-1

tbdata,11,-1

tbdata,12,-1

puck失效準則常數

tbdata,13,0.3

tbdata,14,0.25

tbdata,15,0.2

tbdata,16,0.2

另外:

定義漸進失效時加入

dmgi – damage initiation criteria specifications

tb,dmgi,2,0,4,fcrt

tbdata,1,2,2,2,2

dmge – damage evolution law specifications

tb,dmge,2,0,4,mpdg

tbdata,1,0.75,0.75,0.75,0.75

這些需要用到的時候再細看。

因為acp定義材料引數後,最終還是提交給ansys進行求解,所以這些資料在apdl裡均能找到對應的定義方式。

定義工程彈性常數

許用應變

許用應力

tsai-wu失效準則常數

puck失效準則常數

待補充。

關於fc命令。待補充。

大概意思就是這個命令定義的材料失效,也是類似tbdata定義的c1 ~ c9的引數,但僅僅用於後處理。

另外可以參考兩篇博文:

fc - failure criteria

failure criteria or material strength limits

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