仿真分析中材料定义与重用工具的设计与开发

针对仿真分析前处理过程中,常规材料定义操作步骤繁琐、定义好的材料不能重复使用等问题,运用Tcl脚本语言结合材料表,开发出基于HyperMesh的材料定义与重用工具。同时,为规范操作流程,利用Process Studio开发出仿真分析流程模板,将材料定义与重用工具嵌入流程对应节点上,通过材料表的自动加载与调用以及界面集成实现材料的快速定义与重用。使用此工具与常规材料定义方法相比,可以有效地简化操作步骤、提高工作效率、降低出错几率、实现材料重用,对企业具有实际应用价值。

LS-DYNA用户自定义材料模型开发与验证

当DYNA材料库中不包含所需要的材料模型时,用户可以自定义材料,生成新的DYNA求解器,进行问题的求解。其中需要采用数值算法求解本构方程组时,半隐式的图形返回算法体现了其良好的使用性。通过对一个简单的理想弹塑性模型的求解公式的推导,进一步阐述了这种方法以及编写材料程序的基本过程,并采用单单元模型验证了所编写程序的正确性。

复合材料大开孔层合板压缩损伤分析与试验

为提升复合材料大开孔层合板损伤分析计算精度,采用三维渐进损伤分析模型研究了开孔复合材料层合板在压缩载荷作用下的损伤机理,模型考虑了损伤演化、破坏准则以及刚度退化等因素。其中,采用带剪切非线性修正的Hashin准则作为单元失效的判断依据,引入瞬时退化模型对失效单元进行材料退化仿真。在ABAQUS中通过编写用户自定义材料子程序,实现复合材料大开孔层合板压缩渐进损伤分析。通过大开孔层合板压缩强度试验对得到的仿真结果进行验证,对比结果表明仿真计算与真实试验结果误差仅为4%,且仿真分析计算得出的失效位置与失效模式和试验吻合较好,验证了模型的有效性与准确性。

材料信息在MBD数据集中的表达与集成应用研究

对金属材料、非金属材料、复合材料零件在MBD模型中所需的材料信息进行了分析,结合CATIA模型的不同建模方法给出了材料信息定义方式。从管理及工程应用两个维度开展基于全生命周期的材料库管理及应用系统建设,用数字化方法加强设计阶段的选材控制。将模型中的材料信息粒度化,根据不同的使用需求,通过对材料库数据重构,为设计、强度、重量等专业提供唯一材料数据源,制造部门可充分利用MBD模型中的材料数据重构MBOM,从而达到对材料信息在全生命周期的集成应用。

岩石中强爆炸动力学过程数值模拟

在地下结构抗强爆炸作用的安全和防护研究中，需要对强爆炸的力学效应进行三维数值模拟。强爆炸的早期过程很复杂，在计算强爆炸的力学作用时一般可将其初始反应阶段结束时刻作为初始时刻，把强爆炸力学作用过程简化为铁蒸汽球等熵膨胀过程中对周围介质的作用。利用LS-DYNA^3D软件的用户自定义材料模型接口，将上述简化的强爆炸源作为一种独立的材料模型，实现了LS-DYNA^3D软件模拟强爆炸力学作用的功能。使用加入了强爆炸模型后的LS-DYNA^3D软件计算了花岗岩中强爆炸自由场应力波参数和空腔解耦强爆炸对壁面的压力，得到的结果与实测值和其他学者研究结果符合较好。研究结果为各种地下结构受强爆炸作用问题的三维数值模拟提供了计算工具。

粘接界面弹塑性内聚力模型子程序开发

基于有限元分析软件ABAQUS内聚力单元,采用自定义材料(VUMAT)编译二维平面状态下弹塑性内聚力模型子程序.用所编写的弹塑性内聚力模型VUMAT子程序对薄板粘接结构的开裂进行模拟计算,并与双线性内聚力模型、多项式内聚力模型的VUMAT子程序模拟结果及实验结果进行对比分析.结果表明内聚力关系对粘接结构开裂过程的拉力变化影响较大,对不同胶体的粘接结构应选择相应的内聚力模型.

基于UMAT焊接接头力学性能连续变化的表征方法及应用

焊接接头的力学性能是影响其安全性评价的重要因素。为了能够在数值分析中准确地表征焊接接头力学性能不均匀分布规律,本工作利用有限元软件中的用户定义材料子程序(UMAT)建立了材料力学性能参数随空间坐标连续变化的焊接接头材料力学性能表征方法,解决了“三明治”焊接接头有限元模型分析中存在的材料力学性能突变问题。以高组配焊接接头为例,分析比较了含裂纹缺陷的“三明治”与连续过渡焊接接头有限元模型裂尖应力应变场分布的规律与特点。结果表明,连续过渡焊接接头有限元模型能够更为准确地表征材料力学性能不均匀分布规律,为焊接接头的力学性能分析与安全性评价提供了新的数值分析思路和方法。

基于宏观三角形分区平板壳单元的非线性有限元分析

针对剪切闭锁效应,本文研究了一种基于假设自然应变方法的宏观三角形分区平板壳单元。利用通用有限元软件ABAQUS所提供的用户自定义单元(UEL)和用户自定义材料(UMAT)子程序,本文将宏观三角形分区平板壳单元和基于损伤能释放率的混凝土弹塑性损伤本构模型成功嵌入了ABAQUS的主分析模块。经典试验McNeice双向混凝土板的数值模拟结果表明:宏观三角形分区平板壳单元对于描述板壳结构的非线性损伤行为是行之有效的。

汽车门饰板轻量化方案浅析

随着低碳经济和绿色节能环保经济的发展,整车的轻量化设计成为各大车企关注的热点课题,其中门饰板作为内饰的重要系统,其轻量化设计也得到越来越多的关注和研究。文章通过从材料定义、工艺选择、结构设计等方面对门饰板轻量化方案进行了浅析,并通过列举量产车型案例验证和说明了轻量化方案的应用及其成效,为门饰板的轻量化设计方案提供了一定的方向。

V型凹口对液态熔盐堆用核石墨构件应力分析的影响

本文利用了一个根据球床模块堆(Pebble Bed Modular Reactor,PBMR)用核石墨材料辐照性能数据编写的用户自定义材料模型(User defined Material model,UMAT),按照美国橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory,ORNL)的液态燃料熔盐试验堆(Molten Salt Reactor Experiment,MSRE)用核石墨构件尺寸,为钍基熔盐堆(Thorium-based Molten Salt Reactor,TMSR)设计了一款方型核石墨构件。利用新编UMAT对该核石墨构件进行了初步的应力分析。分析结果表明,在没有预制裂纹的情况下辐照梯度越大核石墨构件中心区域最大主应力值越大,构件的断裂位置可能出现在构件中心位置处;对于有V型凹口预制裂纹的情况,应力集中部位均出现在预制裂纹尖端附近,这将可能导致裂纹尖端附近出现裂纹扩展,从而引起构件断裂失效。

《新材料技术成熟度等级划分及定义》国家标准正式发布

由工业和信息化部组织起草的《GB/T37264-2018新材料技术成熟度等级划分及定义》近日已通过国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会审核批准并正式发布,于2019年7月1日正式实施。技术成熟度评价方法起源于上世纪70年代,目前已在国际标准化组织(ISO),美国国家航空航天局、审计署、国防部、能源部,英国和澳大利亚的国防部,欧洲太空局等部门和组织广泛应用。