LS-DYNA中的*MAT_PLASTIC_KINEMATIC模型

       *MAT_PLASTIC_KINEMATIC模型可描述各向同性硬化和随动硬化塑性模型,还可以考虑应变率的影响,适用于梁,壳和实体单元,计算效率很高。

一、不考虑应变率

       在不考虑应变率影响时,该模型下的屈服面半径为初始屈服强度加上硬化的部分,即下图:

不考虑应变率时的应力应变关系

       其中,σy为屈服强度,σ0为初始屈服强度,Ep为塑性硬化模量,ε (eff,p)为有效塑性应变。

       塑性硬化模量由下式给定:


-

       其中,E为弹性模量,Et为切线模量。

       根据β值的不同,可以用来描述不同的硬化模型,如下图所示:

       β = 0 时,为随动硬化,屈服面大小不变,沿塑性应变方向移动;

       β = 1 时,为各向同性硬化,屈服面位置不变,大小随应变而变化;

       0 < β < 1 时, 为混合硬化。


不同的硬化模型,其中E为弹性模量,Et为切线模量,l0和l分别为单周拉伸试验前后试件的长度。


随动硬化


各向同性硬化

二、考虑应变率

       *MAT_PLASTIC_KINEMATIC模型中利用Cowper-Symonds模型来考虑应变率的影响,如下:


Cowper-Symonds模型

       其中,p,C为与应变率有关的参数。

       那么此时*MAT_PLASTIC_KINEMATIC模型可表示如下:


-

三、需要输入的参数

       在LS-DYNA中,此模型需要输入以下参数:

       MID ------ material ID,不超过8字符;

       RO ------ 密度;

       E ------ 弹性模量;

       PR ------ 泊松比;

       SIGY ------ 屈服应力;

       ETAN ------ 切线模量;

       BETA ------ 硬化参数,0到1之间;

       SRC ------ 应变率参数C,此值如果为0则不考虑应变率效应;

       SRP ------ 应变率参数P, 此值如果为0则不考虑应变率效应;

       FS ------ 失效应变,此时删除单元;

       VP ------ 考虑应变率效应的方法:VP = 0 为缩放屈服应力(默认),VP = 1 为调用粘塑性公式。

       注1:如不考虑应变力率效应,则应同时设置SRC和SRP为0;

       注2:有效应变的应变率是从应变率张量的塑性部分经过迭代计算得到的,调用粘塑性公式可以减少有效应变率的噪声但会增加一点计算时间。

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