HyperWorks OPSTRUCT 材料简单整理.docx

1、HyperWorks OPSTRUCT 材料简单整理几个名词粘弹性材料visco-elastic：材料在外力作用下，弹性和粘性两种变形机制同时存在的材料。粘弹性材料是一种专门用作阻尼层的材料。其主要特征与温度及频率有关。频率高到或温度低到一定的程度时，它呈玻璃态，失去阻尼性质；在低频或高温时，它呈橡胶态，阻尼也很小；只有在中频和中等温度时，阻尼最大，弹性取中等值。常用的粘弹性材料可依其基低的不同分为四类：沥青、水溶物、乳胶和环氧树脂，其中都要适当地添加填料和溶剂。加填料可以大大增加其阻尼。最好的填料是比重大的金属粉末，但成本较高；一般通过筛的黄沙、锯末、碳酸钙、石墨等。沥青和水溶物的成本最低，

2、在钢板上涂敷时，厚度取钢板厚的1-2倍。沥青基材料可做成液体、粘胶体和胶带（涂在铝箔上，或压在板上）。水溶物可做成液体或机垫。乳胶在仪器制造工业上用得较多，最佳阻尼衰变率可达30-40dB/s，相对厚度约1.5。环氧树脂适用于高温、高湿等特殊环境，最佳阻尼衰变率可达45dB/s，相对厚度约0.6。乳胶剂与环氧树脂都直接用粘胶体，大都需很长的时间干燥。正交各向异性材料orthotropic materials： 如果材料的机械属性在三个相互垂直的基准轴方向上都是单值的且独立的，则该材料为正交各向异性。正交各向异性材料的范例为木材、许多晶体和轧材。例如，在纵向、径向和正切方向上描述在一点处木材的机

3、械属性。纵向轴 (1) 与木纹（纤维）方向平行；径向轴 (2) 与生长环垂直；正切轴 (3) 与生长环相切。弹性多孔材料：poro-elastic 弹性多孔介质是指一个体积可以分成多个小的体积，每个小体积内都包含固体和流体。其中固体部分为骨架，充满流体的部分称为孔隙，所有连通的孔隙所占的体积称为“有效孔隙”。在有效孔隙中，流体可以一点到达任意另外一点。自然界中，多孔介质有松软土壤，含裂缝的的坚硬岩石等。OPSTRUCT材料类型列表材料类型适用联合使用其他MAT1线性、温度无关、各向同性可以与温度、频率相关的材料联合使用。MAT2线性、温度无关、各向异性2DMAT3线性、温度无关、正交各向异性

4、CTAXI | CTRIAX6 MAT4热分析材料MAT5为正交各向异性材料定义热属性MAT8线性、温度无关的正交各向异性材料2DMAT9线性、温度无关、各向异性材料3DMAT9ORT线性、温度无关、正交各向异性材料3DMAT10流固耦合分析中的流体材料属性MATFAT疲劳分析所需材料数据MATF1频率相关的材料，与相应的基本材料联合使用，如MATF1引用MAT1的IDMATF2MATF3MATF8MATF9MATF10MATHE超弹性、非线性材料MATHF一次冲压成型仿真MATPE1弹性多孔介质材料MATS1应力相关、温度相关的材料非线性分析MATT1温度相关材料，联合使用，如MATT1引用

5、MAT1的IDMATT2MATT3MATT4MATT8MATT9MATX0几何非线性分析的空材料几何非线性分析MATX02J-C弹塑性材料扩展属性MATX13刚性材料扩展材料属MATX21Rock-Concrete材料模型MATX25Tsai-Wu and CRASURVT材料模型MATX27Elastic-Plastic Brittle材料模型MATX28蜂窝材料模型扩展MATX33Visco-Elastic Plastic Foam模型MATX36分段式线弹塑性材料模型MATX42Ogden, Mooney-Rivlin模型扩展MATX60Hill Orthotropic Material

6、MATX62考珀西蒙兹弹塑性材料MATX65分段式非线弹塑性材料模型MATX68超粘弹性材料MATX70表格式应变数据相关的弹塑性材料MATX80Honeycomb materialOPSTRUCT材料说明键入文档副标题MAT1 Material Property Definition, Form 1Description线性、与温度无关的各向同性材料。Format(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)MAT1MIDEGNURHOATREFGESTSCSSFieldContentsMID材料ID，对MAT1, MAT2, MAT8 and MAT9而言，标号必需惟一E杨

7、氏模量G剪切模量。E/G/NU若缺乏其一，依E = 2(1+NU)G计算NU泊松比。RHO密度A热膨胀系数TREF热载荷的参数温度GE结构单元的阻尼系数，见注11和12.为获得GE，准则阻尼率乘以2，即2C/C0ST, SC, SS拉伸应力极限、压缩应力极限和剪切应力极限。用于复合层材料的失效评估。以下卡片在HyperMesh中作为材料存在：Element TypeENUGCROD, CBAR, CBEAM, and CWELDAxial and BendingN/ATransverse Shear and TorsionCSHEARN/AN/AShearCQUAD and CTRIAMemb

8、rane and BendingMembrane and BendingTransverse ShearCHEX, CTETRA, CPENTA, CPRYRA and CSEAMDeformationN/AMAT2Description为线性、温度无关、各向异性的材料指定属性，适用于2D单元。Format(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)MAT2MIDG11G12G13G22G23G33RHOA1A2A12TREFGESTSCSS参数说明（与MAT1相同的略）：FieldContentsGij材料属性矩阵Ai热膨胀系数向量各属性参数间的关系式：注：若MAT2参考P

9、SHELL属性的MID3参数，则G13/G23/G33为空。PSHELL属性中的MID1-材料ID（膜），MID2-材料ID（弯曲），MID3-材料ID（横向剪切）MAT3Description为线性、温度无关、正交材料定义属性，用于CTAXI and CTRIAX6轴对称单元。Format(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)MAT3MIDEXETHEZNUXTHNUTHZNUZXRHOGZXAXATHAZTREFGE参数说明（与MAT1相同的略）FieldContentsEX, ETH, EZx, and z方向上杨氏模量NUXTH,NUTHZ,NUZXPoisso

10、ns Ratios:NUXTH = Poissons Ratio for strain in the direction when stress in the x direction.NUTHZ = Poissons Ratio for strain in the z direction when stress in the direction.NUZX = Poissons Ratio for strain in the x direction when stress in the z direction.No default (Real)GZXX-Z平面内的剪切模量AX, ATH, AZx

11、, and z方向上的热膨胀系数应力应变关系式为：MAT4Description Defines constant thermal material properties for conductivity, density, and heat generation定义热热传导系数等参数。Format(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)MAT4MIDKCPRHOHHGEN参数说明（与MAT1相同的略）FieldContentsK热传导系数， 注-W/(m)，参见热传导资料CP比热容，单位质量物体的热容量H表面热对流系数， 注- W/(m2)，参见热对流资料HGEN默认1

12、.0，生热能力（不确定？，用于QVOL），是QVOL的比例系数说明：MAT4必需与结构属性同时使用(MAT1, MAT2, MAT8, MAT9 or MGASK)，MAT4适用于任何传导单元（conduction elements），同时也为自由对流提供系数（通过指定CONV实现，方式好像是，为先定义INTERFACE，再为该单元面组指定属性，即CARD EDIT）HGEN，比例系数，QVOL是指单位体积的生热能力，Pin = volume * HGEN * QVOL（注-内热源）MAT5Description为各向异性材料定义属性。Format(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8

13、)(9)(10)MAT5MIDKXXKXYKXZKYYKYZKZZCPRHOHGEN参数说明（与MAT1相同的略）MAT8Description为线性、温度无关的正交材料定义属性，适用于2D单元。Format(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)MAT8MIDE1E2NU12G12G1,ZG2,ZRHOA1A2TREFXtXcYtYcSGEF12STRN参数说明（与MAT1相同的略）E1径向（长度方向，或第1方向）的弹性模量，且必需E1E2。E2侧向（或第2方向）弹性模量NU12Poissons ratio ( for uniaxial loading in 1-dir

14、ection). Note that for uniaxial loading in 2-direction is related to by the relation . No default (Real)G12Inplane shear modulus. No default (Real 0.0)G1,ZTransverse shear modulus for shear in 1-Z plane. Default = blank (Real 0.0 or blank)G2,ZTransverse shear modulus for shear in 2-Z plane. Default

15、= blank (Real 0.0 or blank)TREFReference temperature for the calculation of thermal loads. See comment 3.Default = blank (Real or blank) Xt, Xc, Yt, YcAllowable stresses or strains in the longitudinal and lateral directions. Used for composite ply failure calculations. No default (Real 0.0)SAllowabl

16、e for in-plane shear for composite ply failure calculations. No default (Real 0.0)GE Structural Element Damping Coefficient. See comment 6. No default (Real)F12Tsai-Wu interaction term for composite failure. No default (Real)STRNIndicates whether Xt, Xc, Yt, or Yc are stress or strain allowables. De

17、fault = blank (Real = 1.0 for strain allowables, blank for stress allowables)MAT9Description为线性、温度无关的正交材料定义属性，适用于3D单元。Format(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)MAT9MIDG11G12G13G14G15G16G22G23G24G25G26G33G34G35G36G44G45G46G55G56G66RHOA1A2A3A4A5A6TREFGE参数说明（与MAT1相同的略）GijThe material property matrix. No def

18、ault (Real)注：若需要指定E1, E2, E3, NU12, NU13, NU23, G12, G23, and G13，则需要使用MAT9ORT单元。MAT9ORT(蜂窝材料？)Description为线性、温度无关的正交材料定义属性，适用于3D单元，且E1, E2, E3, NU12, NU13, NU23, G12, G23, and G13各项参数为常数。Format(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)MAT9ORTMIDE1E2E3NU12NU23NU31RHOG12G23G31A1A2A3TREFGE参数说明（与MAT1相同的略）E1第1方向上的

19、弹性模量，E2/E3同。NU12在第1方向上单轴载荷的泊松比，NU23/NU31分别为第2和第3方向。G12Shear modulus on plane 1-2.G23Shear modulus on plane 2-3.G31Shear modulus on plane 3-1.MAT10Description为流固耦合分析的流体定义材料属性。Format(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)MAT10MIDBULKRHOCGEALPHA参数说明BULK体积模量C声速GE流体单元的阻尼系数ALPHANormalized porous material damping

20、coefficient. See comment 6.注MAT10 PSOLID属性通过FCTN=PFLUID引用；MAT10的ID号需要与MAT1, MAT2, MAT3, MAT9区分开来，但是可以与MAT4, MAT5 or MATFAT使用同一个ID号；BULK/RHO/C之间有关系式：BULK = C2 * RHOMATFATDescription为疲劳分析提供材料属性。Format(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)MATFATMIDUNITSTATICYSUTS定义SN曲线所需参数（应力-寿命曲线，高周疲劳，循环次数大于10000）SNSR1b1Nc1b

21、2FLSE定义EN曲线所需要参数（应变-寿命曲线，低周并疲劳，循环次数小于10000）ENSfbcEfnpKpNcSEeSEp定义安全因子曲线所需要的参数FOSTflHss参数说明（与MAT1相同的略）UNIT指定单位，默认MPA，可选(MPa, PA, PSI, or KSI）STATICSTATIC flag ，若指定，则说明以下数据static material properties。YS屈服强度UTS位伸强度SNSN flag 说明以下材料属性用于SN分析SRI1It is the stress range intercept of SN curve at 1 cycle in log

22、-log scale. 疲劳强度因子b1在SN的对数曲线中，第一疲劳强度指数，b1是第一段直线的斜率。Nc1在一段式的SN曲线（图a），是耐久度的循环极限。在两段式的SN曲线（图b），是曲线的拐点。b2第二疲劳强度指数，图b中，b2是第二段直线的斜率。FL疲劳极限，如果应力小于FL，则不会发生破坏 SEStandard Error of Log(N). EN说明以下参数用于EN数据定义Sf疲劳强度系数b疲劳强度指数cFatigue ductility exponent.疲劳延展性指数EfFatigue ductility coefficient.npCyclic strain-hardenin

23、g exponent.KpCyclic Strength coefficient.NcReversal limit of endurance. One cycle contains two reversals. See comment 6.Default = 2.0E8 (Real 1.0E5)SEeStandard Error of Log(N) from elastic strain.Default = 0.0 (Real 0.0)SEpStandard Error of Log(N) from plastic strain.Default = 0.0 (Real 0.0)FOSThe F

24、OS flag indicates that material properties for factor of safety analysis are defined in the following fields.TflTorsion fatigue limit.No default (Real 0.0)HssHydrostatic stress sensitivity.No default (Real 0.0)注：S-N曲线是应力范围-循环数的函数，其中应力范围是在一个循环周期内的最大值应力值与最小应力值 的代数差，SN曲线公式为：Sr为应力范围，SRI1是疲劳强度系数，Nf是循环周期，

25、b是疲劳强度指数E-N为应变-寿命曲线，其中E为应变幅值，在一个循环周期内的最大值与最小值之差的一半，其公式如下：其中，a为应变幅值，Sf是疲劳强度系数，E是弹性模量，Nf是循环次数，b是疲劳强度指数， f是疲劳延展性系数，c是疲劳延展性情指数。可以利用经验公式来估算SN和EN曲线的参数：参考资料：Source: Yung-Li Lee, Jwo. Pan, Richard B. Hathaway and Mark E. Barekey. Fatigue testing and analysis: Theory and practice, Elsevier, 2005)对于一段式S-N曲线，若FL为空，则则疲劳极限值是Nc1；若两者都定义了，则两者中的保守值为疲劳极限。两段式SN上，若FL为空，则疲劳极限为0；当进行疲劳优化时，SN曲线的疲劳极限FL与EN曲线的相反极限Nc将被忽略，以便在应力/应变改变时获得连续性的结果；MATF1Description为各向异性的频率相关材料定义属性，实现方式为在MAT1的属性中勾选MATF1，然后分别定义相应的Field。Format(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)MATF1MIDT(E)T(G)T(NU)T(RHO)T(A)T(GE)T(ST)T(SC)T(SS)