材料重定义

使用 HIN 文件修改材料定义。

在多个分析中,您可能希望通过对材料定义稍作修改来执行敏感度分析。敏感度会强制您修改静态(材料特性)或动态(用户材料常数)数据,以进行所需分析。动态材料数据可能已经通过每个分析的 *USER MATERIAL 关键字进行了修改。若要修改静态材料数据,通常需要使用其他材料参数重新创建关注的材料,并将其保存到 Helius PFA 材料数据库。显然这对于大型敏感度分析将变得非常繁琐,因为需要为每个分析将新材料保存到数据库,而这是不需要的。

为适应上面描述的用例,HIN 文件允许您使用下面的关键字覆盖材料数据库中特定材料的某些材料参数。

对于单向材料:

*MATERIAL, NAME=material_name, FVF=NEWFVF, MOISTURE=AMBIENT/DRY/WET
pS11, nS11, pS22, nS22, S12, S23
*FIBER
E11, E22, v12, v23, G12, CTE11, CTE22
*MATRIX
E11, E22, v12, v23, G12, CTE11, CTE22

对于织物材料:

*MATERIAL, NAME=material_name, FVF=NEWFVF, MOISTURE=AMBIENT/DRY/WET
pS11K, pS11U, nS11K, nS11U, S12K, S12U
*FIBER
E11, E22, v12, v23, G12, CTE11, CTE22
*MATRIX
E11, E22, v12, v23, G12, CTE11, CTE22

*MATERIAL 关键字有几个可选参数和多个子行,用于更改成分材料特性。参数 FVF 用于替代层的纤维体积因子。如果省略此参数,将使用包含在材料文件中的纤维体积因子。MOISTURE 参数用于更改材料的水分含量,这样材料特性集就会从材料文件中读取。如果省略此参数,则假设默认值为 AMBIENT。*MATERIAL 关键字下方的行包含层的强度。对于织物材料,可以指定层的极限 (U) 强度和弯曲 (K) 强度。如果省略该行,则使用从材料数据库中读取的值。

子关键字 *FIBER 和 *MATRIX 用于替代指定材料的纤维和基体材料特性。相应的数据行将允许您指定每个成分的单个特性。请注意,始终对弹性常量强制横向各向同性,而层特性将在材料特性更改后生成。

请考虑使用 Helius PFA 材料数据库中的材料 IM7_8552 的分析。Abaqus 材料定义如下所示:

*MATERIAL, name=IM7_8552
*DEPVAR
7
*USER MATERIAL, constants=16
1,1,1,0,0,0,0,0
0,0,0,0.1,0.01,0,0,0

如果您想将材料的纤维体积因子从 60% 更改为 58%、将纵向拉伸强度从 2500 MPa 更改为 2000 MPa、将纤维纵向模量从 245 GPa 更改为 300 GPa,并将基体泊松比从 0.28 更改为 0.35,则请考虑一下后果。HIN 文件中相应的 *MATERIAL 卡将如下所示:

*MATERIAL, NAME=IM7_8552, FVF=0.58
2000.e6, , , , , 
*FIBER
300.e9, , , , , ,
*MATRIX
, , 0.35, 0.35, , , 

在上述部分中,Helius PFAMOISTURE 参数未指定,因此 将在材料文件中使用默认水分含量 Ambient。请注意,任何指定为空的材料参数默认为材料文件中的值。

如果没有任何成分特性或复合材料强度需要修改,则可以删除特定的数据行。例如,如果除纤维体积因子要更改以外,其他纤维特性都不用更改,*MATERIAL 卡将如下所示

*MATERIAL, NAME=IM7_8552, FVF=0.58
2000.e6, , , , , 
*MATRIX
, , 0.35, 0.35, , , 

注: 若要重新定义使用 *MAP 关键字映射到其他材料的材料特性,则必须使用 ORIGINAL NAME= 参数。例如:
*MAP, FROM=NAME, TO=NAME
MATERIAL_B, MATERIAL_A
**
*MATERIAL, ORIGINAL NAME=MATERIAL_B
*MATRIX
, , 0.35, 0.35, , ,
否则,将只有使用 (MATERIAL_A) 的基础材料会修改特性。如果使用 *MATERIAL 关键字更改基础材料的任何材料特性,将会影响所有映射到该材料的材料。

注: 织物材料不支持此功能。