lsdyna Johnson-Cook 材料模型及失效模型

(2014-04-10 20:57:07)

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johnson-cook材料模型

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JC模型的公式是基于实验得到的。JC模型中,流动应力(flow stress)可以表示为以下形式

σ = [A + Bε^n][1 + Clnε*][1 - T*^m] (1)

式中

σ- effective stress

ε- effective plastic strain

ε* - normalized effective plastic strain rate (typically

normalized to a strain rate of 1.0 s-1)

n - work hardening exponent

A, B, C, m - constants.

T* = (T-298)/(Tmelt-298) (2)

Tmelt - melting temperature

由此材料的强度是应变、应变率和温度的函数。JC模型假设材料为各向同性材料。方程(1)中的 A, B, C, n 和 m

来自实验数据,对于大变形问题,可以假设在变形过程中,塑性功的任意百分比在变形材料中产生热量。对于许多材料,90-100%的塑性功作为热量在材料中散失。因此,方程(1)中使用的温度可以根据下面的表达式从温度上升中导出:

ΔT =[α∫σ(ε) dε]/ρc (3)

式中

ΔT - temperature increase

α - percentage of plastic work transformed to heat

c - heat capacity

ρ - density

JC材料模型的断裂由下面的累积损坏法则导出

D = Σ (Δε/εf) (4)

式中

εf = [D1 + D2exp(D3σ*)][1+D4lnε*][1+D5T*] (5)

Δε - increment of effective plastic strain during an increment

in loading

σ* - mean stress normalized by the effective stress

D1, D2, D3, D4, D5 - constants

当D = 1时发生失效。失效应变εf和损伤的累积,是平均应力、应变率和温度的函数。

材料 Ti-6Al-4V Titanium

A: 1098 MPa (159.246 ksi)

B: 1092 MPa (158.376 ksi)

n: 0.93

C:0.014

m:1.1

D1:-0.090

D2:0.270

D3:0.480

D4:0.014

D5:3.870

材料 2024-T3 Aluminum

A:369 MPa (53.517 ksi)

B:684 MPa (99.202 ksi)

n:0.73

C:0.0083

m:1.7

D1:0.112

D2:0.123

D3:1.500

D4:0.007

D5:0.0

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