当前位置： 模型材料 >> 模型材料市场 >> LSDYNAJohnsonCoo
差异小结
*MAT_JOHNSON_COOKJohnson-Cook应变和温度敏感塑性有时用于应变速率在大范围内变化，以及由于塑性加热导致绝热温度升高，进而导致材料软化的问题。当与Solid实体单元一起使用时，这个模型需要一个状态方程。先来看下Johnson-Cook模型的输入参数解释：卡片1主要输入密度、杨氏模量、泊松比等关键的参数（图中所圈），后三项（6，7，8）均可保持默认值，DTF表示shell单元自动删除的最小时间步尺寸，当求解时间步尺寸降到DTFxTSSFAC以下时，单元将被删除，TSSFAC是由*CONTROL_TIMESTEP定义的时间步缩放因子；VP是率效应形式，当VP=1时可使用粘塑性形式；RATEOP是应变率项的格式，默认为0，就是Johnson-Cook模型里的默认格式，还可选择其他形式，比如Huh-Kang形式（=1），Cowper-Symonds形式（=3）以及非线性率指数形式（=4）。卡片主要输入即为Johnson-Cook模型的典型参数，1-8依次为Johnson-Cook本构常数A,B,n,C,m和熔化温度TM，室温TR，准静态参考应变率EPS0（理想条件下，该值代表不需要对流动应力进行速率调整的最高应变率，输入时按照[时间单位]-1进行输入），例如，在kg/mm/ms单位制下，流动应力的应变率效应在应变率大于0.01s-1时变得明显，EPS0的值就可以取为1E-5。卡片3，CP表示比热，用于计算塑性功转化为热的温度变化；PC表示拉伸失效应力或者拉伸压力阈值，通常0；SPALL表示层裂类型；D1-D5为Johnson-Cook模型的失效参数，注意的是D3如果输入为负时将转换为它的绝对值。卡片4，C/P/XNP表示应变率参数，依次代表Huh-Kang模型、Cowper-Symonds模型和NonlinearRateCoefficient模型的参数C、P和n‘的值；EROD为失效标志，等于0允许单元失效，不等于0时单元不会删除，但是单元的偏应力会变为0。Johnson-Cook流动应力表示为如下形式：上述，可以发现VP选0或者1的区别在于应变率形式是等效总应变还是等效塑性应变，针对某一模型可进行计算，查看二者的差异；T-Troom的值储存在额外的历史变量5中，在仅有机械分析的情况下，绝热温升计算为：上式，V0为初始体积，在状态方程中给出。需要注意的是，在耦合的热机械分析中，T-Troom的值包括来自所有来源的加热/冷却，而不仅仅是来自内能的绝热加热。该模型可选择一个完全粘塑性的公式，它在屈服面内结合了速率方程，使得计算成本增大，但计算结果变好。失效应变由下式给出，σ*是压力除以有效应力之比，损伤发生时，损伤参数D达到1，对于shell单元，D存储为额外的历史变量4，在solid单元中，D存储为额外的历史变量6。该模型提供了三种剥落（SPALL）模型可供选择，以表示材料在拉伸载荷下的分裂、开裂和失效。压力限制模型将最小静水压力限制为指定值，??≥??min。如果计算出的压力超过此限制，则压力将重置为??min。此选项不是严格的剥落模型，因为偏应力不受达到拉伸截止的压力的影响，并且压力截止值??min在整个分析过程中保持不变。如果最大主应力??max超过限制值????，则最大主应力剥落模型会检测到剥落。一旦使用该模型检测到固体剥落，偏应力将重置为零，并且不允许静水张力。如果计算拉伸压力，则在剥落的材料中将它们重置为0。因此，剥落的材料表现为碎石。如果压力变得比指定极限??min更大，静水张力剥落模型会检测到剥落。一旦使用该模型检测到固体剥落，偏应力就会设置为零，并且需要压缩压力。如果计算静水张力，则该单元的压力将重置为0。除了上述失效准则外，该材料模型还支持基于单元最大稳定时间步长Δ??max的壳单元删除准则（DTF参数）。通常，Δ??max随着单元变得更加扭曲而下降。为了确保时间积分的稳定性，全局LS-DYNA时间步长是为模型中所有单元计算的Δ??max值的最小值。使用此选项可以选择性地删除时间步长Δ??max低于指定的最小时间步长Δ??crit的单元。严重扭曲的单元通常表明材料已失效并且支撑的载荷很小，但这些相同的单元可能具有非常小的时间步长，因此可以控制分析成本。此选项允许从计算中删除这些高度扭曲的单元，因此可以在更大的时间步长上进行分析，从而降低成本。删除的单元不承载任何负载，并从所有适用的滑动曲面定义中删除。显然，必须明智地使用此选项，以便以最低成本获得准确的结果。材料类型15适用于包括大多数金属在内的许多材料的高速率变形。与Steinberg-Guinan模型不同，Johnson-Cook模型在较低的应变率下，甚至在准静态状态下仍然有效。典型的应用包括金属爆炸成形、弹道侵彻和冲击。由参数RATEOP控制的额外应变率形式包括：HuhKang等于00年提出的二次形式Cowper-Symonds于年提出的形式和非线性速率系数形式注意的是，其他形式的应变率形式适用于实体和shell单元，并且只有在粘塑性选项开放（VP=1）时才能激活，如果VP=0，RATEOP将被忽略。*MAT_MODIFIED_JOHNSON_COOK在该模型中包含了绝热加热。号材料其实本质上包含由两套本构模型和两套失效模型，本构模型可以选择修正Johnson-Cook模型和修正的Zerilli-Armstrong模型，而破坏模型可选择修正Johnson-Cook失效模型和CockcroftLatham失效模型，同时可选择使用温度项和剪切应力作为仿真中的元素侵蚀标准。卡片1和是基本输入参数，BETA表示β值，=1表示本构模型与破坏模型耦合，=0表示不耦合；XS1表示泰勒-奎尼系数，塑性功转换为热的比例，默认为0.9；CP为比热；ALPHA表示热膨胀系数α；E0DOT同15号材料模型EPS0；Tr和Tm、T0表示室温和熔化温度，同15号材料；最后的FLAG1和FLAG即为本构和破坏模型的选择标志，FLAG1为0和1分别为修正JC模型和ZA模型，FLAG为0和1分别为修正JC破坏模型和CL破坏准则。此处我们只介绍修正Johnson-Cook模型（当FLAG1=0且FLAG=0时），其他模型不涉及。修正Johnson-Cook模型由Borvik等人开发，是一种粘塑性和塑性破坏耦合的本构模型，该模型主要基于JC（，），CamachoandOrtiz()和Lemaitre()的工作，其中包括热弹性、vonMises屈服准则、相关的流体准则、各向同性应变硬化、由绝热加热引起的应变率硬化和软化、由各向同性破坏引起的软化以及失效准则等。因此，修正JC与JC最大的区别在于修正JC考虑的准则更多，并且能够实现本构与破坏模型的相互耦合，即本构模型和破坏模型的一些参数是共用的，是有关联的。假设对变形率张量??进行了加性分解：其中????为弹性部分，????为塑性部分，????为热部分。弹性变形率????由一个线性亚弹性关系来定义：其中??为单位张量，??为体模量，??为剪切模量。有效应力张量的定义为：其中，σ为柯西应力，??为损伤变量，而有效应力的Jaumann率满足：其中??是自旋张量。参数??对于耦合损伤等于1，对于非耦合损伤等于零。热变形率????是由其中，??为线性热膨胀系数，??为温度。塑性变形率由相关的流动规则定义为：其中（?）’为张量的偏差部分，??为损伤等效塑性应变，??为动态屈服函数，即:而是损伤等效应力。确定了以下塑性工作共轭对式中，为比塑性功率，等效应力??eq和等效塑性应变??定义为材料强度????的定义为：1.修正的Johnson-Cook本构关系其中??，??，??，??，??，??1，??1，??，??为材料参数；归一化损伤等效塑性应变率定义为其中，是用户定义的参考应变率；和相应的温度其中????为室温，????为熔化温度。损伤演变的定义为：1.扩展的Johnson-Cook破坏演变规则：其中，当前等效断裂应变????=????（???，???，???）定义为和??1、??、??3、??4、??5、????、????为材料参数；归一化等效塑性应变率定义为和应力三轴性???满足绝热加热的计算方法为其中??为泰勒-奎尼参数，??为密度，????为比热。温度??0的初始值可以由用户指定。当满足以下几种条件之一时，就会发生单元侵蚀：1.损伤值大于临界值.最大剪应力大于一个临界值3.该温度大于一个临界值差异总结：15号材料与号材料的区别在于修正JC本质上是粘塑性本构与破坏模型耦合，同时同JC一样考虑了应变率和温度软化效应，10年前，Borvik教授开发了这一修正的JC模型用于模拟弹道侵彻过程中的复杂效应，发现效果很好，当应变硬化参数B和n不为0时，修正JC本构可写为：综上，修正JC（号材料）理论上来讲是比15号的JC计算结果更准确的。预览时标签不可点收录于合集#个上一篇下一篇