Definieren von hyperelastischen Materialien

In diesem Thema wird das Verfahren zum Hinzufügen von hyperelastischen Materialien für die Verwendung in Simulationsstudien erläutert. Sie können ein hyperelastisches Material für nichtlineare Simulationen verwenden, wie z. B.

  1. Klicken Sie auf Symbol Material (Arbeitsbereich Simulation > Registerkarte Setup > Gruppe Materialien > Materialien verwalten), um den Material-Browser zu öffnen.

  2. Wählen Sie ein vorhandenes Material, vielleicht aus dem Bereich Kunststoff der Fusion-Materialbibliothek, das Sie als Startvorlage für Ihr hyperelastisches Material verwenden. Klicken Sie auf das Symbol Material zu Favoriten hinzufügen und bearbeiten Pfeil- und Bleistiftsymbol, das am rechten Ende der Linie angezeigt wird, um das Material der Favoritenbibliothek hinzuzufügen und die Eigenschaften für die Bearbeitung anzuzeigen.

  3. Definieren Sie auf der Registerkarte Identität auf der rechten Seite des erweiterten Dialogfelds die folgenden Eigenschaften:

    • Geben Sie eine geeignete Beschreibung für das neue Material ein.
    • Da die Option Hyperelastisch nicht verfügbar ist, wählen Sie Allgemein aus der Dropdown-Liste Typ.
    • Definieren Sie optional noch andere Eigenschaften auf dieser Registerkarte, die Sie angeben möchten (Kommentare, Hersteller usw.).

  4. Optional können Sie auf der Registerkarte Darstellung die gewünschten Eigenschaften überarbeiten (Farbe, Reflexionsgrad, Transluzenz usw.).

  5. Klicken Sie auf die Registerkarte Physikalisch.

    Zunächst werden die grundlegenden Eigenschaften angezeigt. Für hyperelastische Materialien in nichtlinearen Simulationen ist nur der Dichtewert relevant. Die anderen grundlegenden Eigenschaften sind jedoch erforderlich, um die hyperelastischen Materialien auch mit linearen Simulationen zu verwenden. Im letzteren Fall agiert das Material nicht wie ein echtes hyperelastisches Material, sondern wird mit einem linearen isotropen Verhalten dargestellt.

  6. Definieren Sie die grundlegenden Materialeigenschaften (Elastizitätsmodul, Querdehnung, Dichte, Thermischer Ausdehnungskoeffizient, Spezifische Wärme usw.). Erweitern Sie die Gruppen mit grundlegenden Einstellungen Thermisch, Mechanisch und Stärke nach Bedarf, um auf die verschiedenen Eingabefelder zuzugreifen.

  7. Aktivieren Sie das Kontrollkästchen Erweiterte Eigenschaften.

  8. Klicken Sie auf die Schaltfläche Erweiterte Eigenschaften, und achten Sie dabei darauf, nicht erneut auf das Kontrollkästchen zu klicken, wodurch die erweiterten Eigenschaften wieder deaktiviert würden. Das Eingabefeld für die Mooney-Rivlin-Konstante wird angezeigt.

  9. Definieren Sie die folgenden drei Konstanten:

    1. A01: Die erste von zwei distortionalen Konstanten im Zusammenhang mit der Scherverformung des Materials.

    2. A10: Die zweite von zwei distortionalen Konstanten im Zusammenhang mit der Scherverformung des Materials.

    3. D1: Konstante im Zusammenhang mit der volumetrischen Verformung des Materials.

      Im D1-Feld können Sie eine der beiden folgenden Eingaben vornehmen:

      • Geben Sie den tatsächlichen D1-Wert aus den Materialtests an.

      • Geben Sie einen beliebigen und relativ hohen D1-Wert an, um einen Näherungswert des nicht kompressiblen Verhaltens einzugeben. Es wird empfohlen, keinen D1-Wert über (A01 + A10) x 103 einzugeben.

      • Wichtig*: Die verschiedenen Prüflabore und Veröffentlichungen stellen die Mooney-Rivlin-Daten alle etwas anders dar. Stellen Sie sicher, dass Sie Konstanten angeben, die der Implementierung in Fusion entsprechen. Weitere Informationen finden Sie unter Theoretischer Hintergrund zu hyperelastischen Materialien für die Mooney-Rivlin-Gleichung und die Definitionen der Konstanten A01, A10 und D1.

        Verwenden Sie für Materialtests, Kurvenanpassung, und Fusion-Eingaben konsistente Einheiten, oder konvertieren Sie die Einheitensysteme ordnungsgemäß. Die vorgegebenen Materialeinheiten werden über das Dropdown-Menü Material-Einheitendarstellung in der Gruppe Einheiten- und Werteanzeige des Dialogfelds Voreinstellungen angegeben. Außerdem können Sie die Vorgabeeinheiten überschreiben, indem Sie im Eingabefeld nach der Zahl unterstützte alternative Einheiten eingeben (z. B. psi, GPa, MPA oder Dyn). Nachdem Sie eine Konstante in alternativen Einheiten eingegeben haben, wird sie sofort in vorgegebene Materialeinheiten konvertiert.

  10. Klicken Sie auf Anwenden, um die Eigenschaften des neuen Materials zu speichern.

  11. Führen Sie optional einen der folgenden Schritte aus:

    • Wenn Sie eine hyperelastische Kategorie in der Favoritenbibliothek erstellt haben, klicken Sie auf das neue Material und ziehen es in die Gruppe Hyperelastisch. Die Kategorien werden in der Struktur auf der linken Seite des Dialogfelds unmittelbar unter der Überschrift Favoriten angezeigt.

      Anmerkung: Das Material wird weiterhin in der obersten Ebene der Favoritenbibliothek aufgeführt, aber im Feld Kategorie wird es nun als Hyperelastisch angegeben. Wählen Sie diese Kategorie aus der Struktur aus, um die Liste zu filtern und nur hyperelastische Materialien anzuzeigen. Diese Filtermethode gilt auch für alle anderen Kategorien, die Sie für Unternehmenszwecke definieren.

    • Wenn Sie eine benutzerdefinierte Bibliothek für hyperelastische Materialien erstellt haben, klicken Sie mit der rechten Maustaste in der Materialliste in der Favoritenbibliothek auf den Namen des Materials. Wählen Sie Hinzufügen zu > Hyperelastische Materialien aus dem Kontextmenü. (Geben Sie den tatsächlichen Namen Ihrer Bibliothek an, wenn sich dieser vom vorgeschlagenen Bibliotheksnamen unterscheidet).

Wenn Sie eine hyperelastische Materialdefinition erstellt haben, wenden Sie diese auf die gleiche Weise auf eine Simulation an wie auf jede Art von Material.

Übergeordnete Seite: Hyperelastische Materialien