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第七章 材料(Material),1.概述, 定义材料: 就是指定一个材料名,然后将特性赋给这个名称 特性包括:各向同性,各向异性,正交各向异性, 复合材及本构关系等 如: 取一名为steel的材料,设成各向同性,杨氏模量2.1105N/mm2,屈服极限600MPa, 松松比0.3,硬化指数0等 不同分析程序有不同本构定义,材料特性定义也因分析程序而异 这里以MSC/NASTRAN为例 一种材料可有多种本构,如Steel有弹性本构,塑性本构和蠕变本构等 对复杂材料曲线,如应力一应变关系,E随温度变化等,用Field来定义变化 可进入msc/mvision材料库,找到材料调入patran,2. Patran支持的材料模型,弹性结构材料模型,Patran支持的Msc/Nastran本构,3.创建材料例子,例1:创建一种各向同性材料,名为“Steel-Outer-Shell”,材料参数为:E30106 psi, =0.3,y=70000 psi, H=7000 psi,(1) 点material (2) 在Material Name 下输入材料名:”Steel-Outer-Shell” (3)点Input Properties (4) 输弹性数据E和 (5)将本构模型(Constitutive Model)改Elastoplastic, 选Hardening Slope,屈服函数和硬化准则用缺省值 (6) 输入非线性数据y和H (7) 按Apply, 材料建立完毕,示例,例2:创建九层复合材料模型,其参数如下: 基层材料(2D正交各向异性)参数为: E11=40 106 E22=1 106 12=0.25 G12=0.5106 G23=0.5106 G13=0.6108 层厚为:0.01 / 0.0125 / 0.01 / 0.0125 / 0.01 / 0.0125 / 0.01 / 0.0125 / 0.01 辅层方向为:0 / 90 / 0 / 90 / 0 / 90 / 0 / 90 / 0,(1)进Materials,后Create / 2D Orthotropic,建2D正交各向异性基层材料,名称取为“lam-prop”; (2)点Input Property,输入2D正交各向异性基层材料数据,完成材料“lam-prop”创建; (3)Create / Composite / Laminate,用基层材料“lam-prop”来建名为“lam_prop”的复合材料 (4)逐层输入每层的材料名称,厚度及辅层方向。 (5)Apply,完成复合材料的创建。,示例,例3:温度相关材料创建,名thermal-elastic-aluminum;弹性模量,泊松比和热膨胀系数()随温度的变化,(1)点Field,然后Create / Material Property / Tabular Input,创建二个Field,名称分别为Alpha和Elastic_Modules,描述E和随温度的变化 (2)输入相应数据E随T的关系曲线;对与T的关系曲线同样 (3)点Materials,输材料名thermal-elastic-aluminum; (4)点Input Property, 输入材料数据,其Alpha 和ELastic_Modules从下面Temperature Dependent Field内直接点取 (5)Apply,4. Activating / Deactivating 材料模型,当一种材料有多个本构关系时,通过“激活”或“失效”方式选有效的本构关系 PATRAN中,该功能通过“Change Material Status”来实现 材料所有本构关系都列在Active 或Inactive二框中,不同分析所需材料数据,及以毫米,秒,兆帕,牛顿为单位的量纲范围,E弹性模量 泊松比 密度 阻尼系数 热膨胀系数 T温度,5 . 单位,Patran 和 Nastran 中,单位制由用户自己确定 只要使用一套自封闭单位制即可 如:全使用国际单位制,即米、牛顿、帕、干克/米3、干克、米/秒等。 当存在惯性力,或进行动力或模态分析,由mr2,f=ma等关系存在,对自封闭一定要小心 如一定要用非封闭单位,例长度mm,其他均用国际单位制,可用msc/nastran参数wtmass调节,6 .创建自己常用材料库,1)File / New ,用mscnastran_template为模板,建一个新数据库,名为“Mymaterial_template” ; 2)不作任何操作,直接进入Materials界面,然后将你的所有材料逐一全部创建 3)退出PATRAN,新产生“Mymaterial_template.db”文件拷贝到PATRAN安装目录中,例如“/msc/patran75”; 以“Mymaterial_template.db”为模板来新建一个PATRAN 数据库文件,Materials中自动包括你材料,7 . Show Material Properties,
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