lsdyna复合材料铺层定义
1.引言
在工程领域中，复合材料广泛应用于各种结构和部件中，以提供更好
的性能和轻量化的设计。为了准确描述和模拟复合材料在力学行为和应力
分析方面的性能，需要定义复合材料的铺层结构。本文将介绍如何在
l s dy na中定义复合材料的铺层结构。
2. ls dyna复合材料铺层定义流程
l s dy na是一种广泛用于有限元分析的软件工具，它允许我们对复合材
料进行详细的建模和分析。下面将详细介绍在ls dy na中定义复合材料铺
层的步骤。
2.1创建材料定义文件
首先，我们需要创建一个材料定义文件，其中包含复合材料的层厚度、材料属性等信息。这个文件是ls dy na中定义复合材料铺层的基础。
2.2定义铺层结构
在材料定义文件中，我们可以按照需要定义不同层的厚度、材料属性
和层间粘结性能。通过控制每层的材料属性和顺序，我们可以模拟复合材
料在力学行为上的性能。
2.3模拟加载条件
接下来，我们需要定义加载条件，在l sdy n a中模拟复合材料的加载
过程。这包括定义施加在复合材料上的载荷和边界条件，以及模拟实际使
用环境中的温度和湿度等因素。
2.4运行仿真分析
一切准备就绪后，我们可以运行l sd yn a的仿真分析来模拟复合材料
的行为。根据定义的材料属性、层厚度和加载条件，l sd yn a将计算复合
材料在不同加载情况下的应力、变形和破坏行为。
3. ls dyna复合材料铺层定义的应用
l s dy na的复合材料铺层定义广泛应用于航空航天、汽车、船舶和建筑
等领域中。通过准确描述复合材料的铺层结构，可以帮助工程师分析和优化复合材料结构的性能。
在航空航天领域，ls d yn a的复合材料铺层定义可以用于飞机结构的设
计和分析。通过模拟不同的载荷情况和材料特性，可以评估飞机复合材料结构的强度和刚度，从而提高设计效率和飞行安全性。
在汽车领域，复合材料的应用越来越广泛。通过l sd yn a的复合材料
铺层定义，可以分析汽车车身和零部件的刚度、轻量化设计和碰撞安全等方面的性能，为汽车制造商提供更好的产品设计和改进方向。
此外，在船舶和建筑领域中，复合材料的应用也在不断增长。通过
l s dy na的复合材料铺层定义，可以对船舶结构和建筑材料进行强度和刚
度分析，以满足不同的工程需求和提高结构的耐久性。
4.总结
本文介绍了在ls dy na中定义复合材料铺层的流程和应用。通过准确
描述复合材料的层厚度、材料属性和加载条件，l sd yn a可以模拟复合材
料在不同工况下的应力和变形行为，为工程师提供性能分析和优化的基础。
l s dy na的复合材料铺层定义在航空航天、汽车、船舶和建筑等领域中
有着广泛的应用。它可以帮助工程师分析和改进复合材料结构的性能，从而提高产品的设计效率和安全性。
通过不断的研究和实践，ls dy na的复合材料铺层定义将在未来的工程
领域中发挥更重要的作用，为各行各业的工程师提供更准确、高效的分析和设计工具。
复合材料铺层设计准则的一些理解 摘要：该文介绍了复合材料飞机结构铺层设计的一些常用设计准则，特别针对最重要的对称性和均衡性设计准则，基于经典层合板理论进行了分析，同时对其它一些准则也作了一定的解释。 关键词：复合材料飞机结构铺层设计准则层合板理论 自20世纪70年代以来,现代复合材料凭借着优良的比刚度和比强度及其它的特性，如良好的疲劳性能等,在航空结构上得到了越来越多的应用,例如最新的波音B787以及空客A350XWB,在机翼和机身等主结构中大量地使用了复合材料。 复合材料有多种结构形式，其中以层合板（主结构的蒙皮，大梁，肋板，以及加强筋等）和蜂窝结构（一些次结构件的蒙皮结构等）最为常见。针对层合板的结构形式，参考[1]中给出了一些设计准则。本文引用了一些常用的铺层设计准则并结合自身设计经验以及一些参考文献进行了理解说明，尤其是对于最常用的对称性和均衡性准则，基于经典层合板理论进行了较详细的解释，对复合材料结构的铺层设计具有一定的参考意义。本文介绍的复合材料铺层采用的是常用的（0°/45°/-45°/90°）四个方向的铺层。 1 层合板铺层设计准则 复合材料飞机结构铺层设计的一些常用设计准则有如下几点。
（1）层合板整体铺层须对称于中性面同时须遵循均衡性原则，即每一个+45°铺层对应一个-45°铺层。这是为了避免出现拉弯扭耦合，防止加工过程中出现翘曲变形。下一章将对这一准则从理论上进行较详细的解释。 （2）四个方向铺层，保证任一方向至少有10％的铺层比例（有些文献上要求至少8％）。这个准则有多方面考虑：首先是考虑垂直于主受力方向的泊松效应以及其它载荷直接作用在基体上，其次是损伤容限的考虑，另外还要考虑到将来有可能需对螺栓连接进行修补。 （3）在螺栓连接区域，±45°铺层应至少占40％，这样做主要是为了最大化挤压强度（考虑打孔时对铺层的破坏）。 （4）尽量将不同的铺层角度均匀分布在整个铺层厚度中，避免相同角度铺层连续铺设。这个准则是为了避免出现应力集中和内部微裂纹。 （5）表面铺层应当连续并且采用±45°铺层，这样做主要是考虑到±45°铺层有良好的损伤容限特性。 （6）相邻铺层方向应当小于60°，这样做是为了减小层间剪力，避免出现疲劳问题。 （7）对于二次固化的铺层，靠近固化位置的铺层应当避免垂直于受力方向，这是为了增强连接强度。
1前言 复合材料因其高比强度、高比刚度、良好的抗疲劳性和材料铺层可设计性等优异特性，广泛应用于航天航空领域。在使用中，复合材料往往要同复合材料或金属材料连接起来。机械连接是最常见的连接方法。螺栓连接因传递载荷大在承力结构中得到广泛应用，但连接处往往是结构的薄弱环节，承载时最先破坏。因此，对螺栓连接的失效模式及连接强度进行研究很有意义。 纤维复合材料机械连接强度及破坏模式与接头的几何参数、纤维种类及铺层方向等多种因素有关，很多专家和学者对此进行了广泛的实验研究和理论分析[1~8]，得出了很多指导性的结论。普遍认为连接强度随W/D和E/D的增大而增大，但当W/D 和E/D增大到某一临界值后，其破坏模式由拉伸破坏或剪切破坏转变为挤压破坏时，再增加W/D和E/D对连接强度的提高没有明显作用。 现有的研究大多针对纤维复合材料，而对织物复合材料研究的较少。织物复合材料与纤维铺层复合材料结构及性能不同，连接设计的最佳参数也不相同。Bülent[9]研究了玻璃织物和铝箔混杂铺层复合材料销钉连接挤压强度；刘建超[10]等人实验研究了碳纤维织物复合材料销钉连接接头几何参数对连接性能的影响；Buket[11]等人对销钉连接玻璃纤维织物／环氧层合板的破坏强度进行了研究。本工作针对玻璃纤维织物复合材料螺栓连
接结构，研究了W/D及E/D对螺栓连接强度的影响，并分析了螺栓连接的破坏模式，找出使连接强度最佳的W／D和E/D临界值，为织物复合材料的结构设计及后续研究奠定了一定基础。2实验 2.1原材料 实验采用原材料为增强材料，2×2斜纹高强玻璃纤维布，面密度230g／m2，厚度0.22mm，南京玻纤院生产；树脂基体，环氧树脂体系。 2.2试样制备 复合材料层合板制作采用织物预浸布模压成型。玻璃布通过多功能浸胶机预浸胶，制作成预浸玻璃布，裁剪后在压制平板上铺设，铺设时各层织物经／纬向严格排布，铺设到要求厚度后，在热压机上热压成型。固化制度为RT70℃/3h 100℃/3h 120℃／3h 160℃/6h自然降温，成型压力为4~5MPa。固化后的层板厚度为4mm，树脂含量为38%（质量分数）。板形件脱模后按相关标准进行机加，制作试样。玻璃布层合板的力学性能见表1。
lsdyna复合材料铺层定义 1.引言 在工程领域中，复合材料广泛应用于各种结构和部件中，以提供更好 的性能和轻量化的设计。为了准确描述和模拟复合材料在力学行为和应力 分析方面的性能，需要定义复合材料的铺层结构。本文将介绍如何在 l s dy na中定义复合材料的铺层结构。 2. ls dyna复合材料铺层定义流程 l s dy na是一种广泛用于有限元分析的软件工具，它允许我们对复合材 料进行详细的建模和分析。下面将详细介绍在ls dy na中定义复合材料铺 层的步骤。 2.1创建材料定义文件 首先，我们需要创建一个材料定义文件，其中包含复合材料的层厚度、材料属性等信息。这个文件是ls dy na中定义复合材料铺层的基础。 2.2定义铺层结构 在材料定义文件中，我们可以按照需要定义不同层的厚度、材料属性 和层间粘结性能。通过控制每层的材料属性和顺序，我们可以模拟复合材 料在力学行为上的性能。 2.3模拟加载条件 接下来，我们需要定义加载条件，在l sdy n a中模拟复合材料的加载 过程。这包括定义施加在复合材料上的载荷和边界条件，以及模拟实际使 用环境中的温度和湿度等因素。 2.4运行仿真分析 一切准备就绪后，我们可以运行l sd yn a的仿真分析来模拟复合材料 的行为。根据定义的材料属性、层厚度和加载条件，l sd yn a将计算复合 材料在不同加载情况下的应力、变形和破坏行为。
3. ls dyna复合材料铺层定义的应用 l s dy na的复合材料铺层定义广泛应用于航空航天、汽车、船舶和建筑 等领域中。通过准确描述复合材料的铺层结构，可以帮助工程师分析和优化复合材料结构的性能。 在航空航天领域，ls d yn a的复合材料铺层定义可以用于飞机结构的设 计和分析。通过模拟不同的载荷情况和材料特性，可以评估飞机复合材料结构的强度和刚度，从而提高设计效率和飞行安全性。 在汽车领域，复合材料的应用越来越广泛。通过l sd yn a的复合材料 铺层定义，可以分析汽车车身和零部件的刚度、轻量化设计和碰撞安全等方面的性能，为汽车制造商提供更好的产品设计和改进方向。 此外，在船舶和建筑领域中，复合材料的应用也在不断增长。通过 l s dy na的复合材料铺层定义，可以对船舶结构和建筑材料进行强度和刚 度分析，以满足不同的工程需求和提高结构的耐久性。 4.总结 本文介绍了在ls dy na中定义复合材料铺层的流程和应用。通过准确 描述复合材料的层厚度、材料属性和加载条件，l sd yn a可以模拟复合材 料在不同工况下的应力和变形行为，为工程师提供性能分析和优化的基础。 l s dy na的复合材料铺层定义在航空航天、汽车、船舶和建筑等领域中 有着广泛的应用。它可以帮助工程师分析和改进复合材料结构的性能，从而提高产品的设计效率和安全性。 通过不断的研究和实践，ls dy na的复合材料铺层定义将在未来的工程 领域中发挥更重要的作用，为各行各业的工程师提供更准确、高效的分析和设计工具。
复合材料铺层表示方法 一、材料类型 表示复合材料铺层时，首先需要明确使用的材料类型。不同的复合材料具有不同的性能，因此选择合适的材料是至关重要的。常见的复合材料类型包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，它们可以单独使用或以不同的组合方式使用。 二、铺层厚度 铺层厚度是复合材料层合板的重要参数，它决定了材料的承载能力和刚度。铺层厚度可以用单层厚度或总厚度来表示。在表示铺层厚度时，应注明各层材料的厚度，以便于理解和分析。 三、铺层方向 铺层方向是指纤维在复合材料中的排列方向。对于层合板，铺层方向决定了其主要性能的取向。通常情况下，应选择与受力方向一致的铺层方向以提高材料的承载能力。不同的铺层方向可以通过角度表示，如0°、90°、±45°等。
四、铺层比例 铺层比例是指各层材料在层合板中所占的比例。通过调整不同材料的铺层比例，可以获得所需的性能组合。例如，通过增加某一方向的铺层数量可以提高该方向的承载能力。 五、铺层顺序 铺层顺序是指层合板中各层的叠加顺序。合理的铺层顺序可以有效地提高材料的性能，并降低缺陷的可能性。通常，应遵循先铺设承载力较小的材料，再铺设承载力较大的材料的顺序。 六、连接方式 复合材料的连接方式包括机械连接和胶接等。机械连接是指通过螺钉、铆钉等将各层材料连接在一起，而胶接则是使用胶粘剂将各层材料粘合在一起。不同的连接方式对材料的性能有一定的影响，应根据实际需求选择合适的连接方式。 七、表面处理 对于某些复合材料，需要进行表面处理以提高其粘附力和耐腐蚀性。
常见的表面处理方法包括打磨、喷砂、涂装等。在进行表面处理时，应选择合适的处理方式并注意保护纤维不受损伤。 八、其他特殊要求 在复合材料的表示方法中，可能还需要考虑其他特殊要求，如热处理、防腐处理、防火处理等。这些特殊要求应根据具体需求和相关标准进行确定和实施。
复合材料常见的铺层角度 复合材料是由两种或多种不同性质的材料组成的材料，通过组合可以获得较好的物理、化学和力学性能。其中，铺层角度是指复合材料中不同层次的纤维方向与基体方向之间的夹角。不同的铺层角度可以影响复合材料的性能，以下是常见的铺层角度及其相关参考内容： 1. 直交叠层（0°/90°）：在这种铺层角度下，纤维交错排列， 纤维方向与基体方向垂直。这种铺层角度可以提供较高的强度和刚度，适用于需要在不同方向上承受载荷的结构。相关参考内容可以包括《纤维复合材料的性能与应用》等综述性的研究论文。 2. 十字叠层（±45°）：在这种铺层角度下，纤维沿±45°角排列，形成十字交错的结构。这种铺层角度对剪切性能和挤压性能具有较好的提升。相关参考内容可以包括《十字纤维铺层对复合材料性能的影响》等相关实验研究论文。 3. 角度叠层：在这种铺层角度下，纤维沿不同角度排列，可以根据具体需求选择不同角度。例如，±30°角度叠层可以提高层间剪切强度，±60°角度叠层可以提高截面面积强度。相关参考内容可以包括《角度叠层对复合材料疲劳性能的影响》等相关研究论文。 4. 混杂铺层：在这种铺层角度下，纤维的方向不规则排列，可以提高复合材料的断裂韧性和抗疲劳性能。相关参考内容可以包括《混杂铺层对复合材料性能的影响机制》等相关研究文章。
以上是常见的铺层角度及其相关参考内容。需要注意的是，不同铺层角度的选择应根据具体需求和目标来确定，并进行相应的实验和仿真分析。此外，复合材料中还有其他的铺层角度，如正交叠层、环形铺层等，可以进一步深入研究和了解。最后，复合材料是一个广泛研究和应用的领域，研究者可以参考相关的书籍、期刊论文和技术报告，以获得更全面的了解和研究进展。
复合材料铺层 复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的新材料，具有优异的综合性能。而复合材料铺层则是指将不同种类的材料按照一定的顺序和规则进行堆叠组合，以满足特定的工程需求。在实际工程应用中，复合材料铺层技术被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑领域等，其优异的性能使其成为众多领域的热门选择。 首先，复合材料铺层的设计需要考虑到材料的性能和应用环境。不同的工程应 用对复合材料的性能要求各不相同，因此在进行铺层设计时需要充分考虑到材料的强度、刚度、耐热性、耐腐蚀性等特性。同时，应用环境的温度、湿度、压力等因素也需要被纳入考虑范围，以确保复合材料在实际工程中能够稳定可靠地发挥作用。 其次，复合材料铺层的工艺技术也是至关重要的。在进行铺层过程中，需要严 格控制材料的堆叠顺序、层数、厚度等参数，以确保复合材料的性能和稳定性。同时，还需要注意铺层过程中的气泡、裂纹、层间粘接等质量问题，通过合理的工艺技术和设备手段来保证铺层质量。 此外，复合材料铺层的质量检测也是不可或缺的环节。通过对铺层后的复合材 料进行非破坏性检测、力学性能测试、热性能测试等手段，可以全面了解复合材料的质量状况，及时发现并解决潜在的质量问题，以确保复合材料在工程应用中能够发挥预期的效果。 总的来说，复合材料铺层是一项复杂而又重要的工程技术，其设计、工艺和质 量检测都需要高度重视。只有通过科学合理的设计、精湛的工艺技术和严格的质量管理，才能够制备出性能优异、稳定可靠的复合材料铺层制品，为各个领域的工程应用提供有力支撑。 在实际工程中，我们需要充分认识到复合材料铺层的重要性，加强对其设计、 工艺和质量检测等方面的研究和探索，不断提高复合材料铺层技术水平，为我国工
目录 1基本的状态方程 (2) 1.1EOS_JWL (2) 2.2EOS_GRUNEISEN (2) 2.3EOS_LINEAR_POL YNOMIAL (3) 2.材料模型 (3) 2.1MA T_HIGH_EXPLOSIVE_BURN (3) RDX (5) HMX (5) TNT (5) 1.2MA T_NULL (5) 空气 (6) 水 (6) 1.3MA T_JOHNSON_COOK (7) 紫铜 (8) 钢 (8) 1.4 MA T_PLASTIC_KINEMATIC (9) 钢 (10) 高导无氧铜 (10) 土壤 (10) 1.5MA T_STEINBERG (10) 高导无氧铜 (12) 1.6MA T_JOHNSON_HOLMQUIST_CERAMICS (12) B4C陶瓷 (14) 1.7MA T_JOHNSON_HOLMQUIST_CONCRETE (14) 混凝土 (14) 3其它材料参数 (15) L Y12CZ铝合金 (15)
主要材料模型及参数1基本的状态方程 1.1EOS_JWL 2.2EOS_GRUNEISEN
2.3EOS_LINEAR_POLYNOMIAL (对EOS_GRUNEISEN进行线性化) 2.材料模型 2.1MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN
RDX 密度：1.69E+3 kg/m3；D: 8310m/s；Pcj ：30.45 Gpa A:850 Gpa；B: 18 Gpa；R1: 4.6；R2: 1.3；w0.38；E0:10MJ/kg For（g-cm-us）: *MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN 1 1.69 8.310 0.3015 0 *EOS_JWL 1 8.50 0.18 4.6 1.3 0.38 10 e-0 2 1.00 HMX 密度：1.891 E+3 kg/m3, D：9910m/s，Pcj：42Gpa, A：778.3 Gpa；B：7. 1 Gpa；R1：4.1；R2：1.00；w0：30；E0：10. 5 MJ/kg For（g-cm-us）: *MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN 1 1.89 9.910 0.4 2 0 *EOS_JWL 1 7.783 0.071 4. 2 1.0 0.30 10.5 e-02 1.00 TNT 密度：1.63 E+3 kg/m3；D：6930 m/s；Pcj：27 Gpa： A：371.2 Gpa；B：3.21 Gpa；R1：4.15；R2：0.95；w0：30 E0:4.29 MJ/kg For（g-cm-us）: *MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN 1 1.63 6.930 0.27 0 *EOS_JWL 1 3.713 0.0743 4.15 0.95 0.30 7.0 e-0 2 1.00 1.2MAT_NULL
复合材料铺属谡计 复金材料制件最基本的单元是铺层。铺层是复合材料制件中的一层单向带戎织杨形成的复合材料单向层。由两层或多层同种或不同种材抖铺层层合庄制而成的复合材料板材称为层合板。复合材料层庄结构件的基本单元正是这种按各种不同铺层役计要素纽成的层今核。 本章主要介绍由壽性能连续纤维与树脂基体材料构成的层仝结构和夾层结构设计的基本原理和方比，也介绍复合材抖结构在导弹结构中的应用。 一＞层合核及其表示方法 ⑴轴层及其方向的表示 铺层是层合板的基本结构单元，其厚度很萍，通帝约为0」〜0.3mmo铺层中增强纤维的方向或织杨彳至向纤维方向为材抖的主方向（1向：即纵向丿；垂直于增强纤维方向或织场的纬向纤维方向为材抖的另一个主方向（2向：印橫向丿。1—2 坐标糸为材料的主坐标糸，又称正轴坐标糸’x・y坐标糸为设计参考坐标糸，如图10.1.1所示。
3正轴坐标系和应力 图10.1.1 层材料正轴与偏轴坐标系和应力 铺层是有方向性的。铺层的方向用纤维的揣向角(铺屋角丿e表示。所谓铺向角 (铺尾角)就是铺层的纵向与层合板参考坐标X铀之间的爽角，由X铀到纤维纵向送肘针淡转为正。参考坐标糸X-Y与材抖主方向重合则为正轴坐标糸。X-Y 方向与材料主方向不重合则称偏轴坐标糸，如图10.1.1 (bj所示。铺层的正抽应力与偏軸应力也在图10.1.1中标朗。 (2) $合核的表示方法 为了满足役计.制凌和力学性能分析的需要，必须简朗地表示出层合板中各铺层的方向和层合顺序，故对层合板规定了朗确的表示方法，如表10」」所示。
二.单层复合材料的力学性能 单层的力学性能是复合材抖的基本力学性能，即材抖工程常数。由于单层很薄， 一般仅考虑单层的面力学性能，故假设为平面应力状态。单层点材料主軸坐标糸常是正交各向异性材料，A其主方向上芷一点处的正应支$只与该点处的
复合材料铺层设计 复合材料制件最基本的单元是铺层。铺层是复合材料制件中的一层单向带或织物形成的复合材料单向层。由两层或多层同种或不同种材料铺层层合压制而成的复合材料板材称为层合板。复合材料层压结构件的基本单元正是这种按各种不同铺层设计要素组成的层合板。 本章主要介绍由高性能连续纤维与树脂基体材料构成的层合结构和夹层结构设计的基本原理和方法，也介绍复合材料结构在导弹结构中的应用。 一、层合板及其表示方法 （1）铺层及其方向的表示 铺层是层合板的基本结构单元，其厚度很薄，通常约为〜。铺层中增强纤维的方向或织物径向纤维方向为材料的主方向（1向：即纵向）；垂直于增强纤维方向或织物的纬向纤维方向为材料的另一个主方向（2向：即横向）。1—2坐标系为材料的主坐标系，又称正轴坐标系，x-y坐标系为设计参考坐标系，如图所示。 铺层是有方向性的。铺层的方向用纤维的铺向角（铺层角）B表示。所谓铺向角（铺层角）就是铺层的纵向与层合板参考坐标X轴之间的夹角，由X轴到纤维纵向逆时针旋转为正。参考坐标系X-Y与材料主方向重合则为正轴坐标系。X-Y 方向与材料主方向不重合则称偏轴坐标系，如图（b）所示。铺层的正轴应力与偏轴应力也在图中标明。 （2）层合板的表示方法 为了满足设计、制造和力学性能分析的需要，必须简明地表示出层合板中各铺层的方向和层合顺序，故对层合板规定了明确的表示方法，如表所示。
二、单层复合材料的力学性能 单层的力学性能是复合材料的基本力学性能，即材料工程常数。由于单层很薄，一般仅考虑单层的面内力学性能，故假设为平面应力状态。单层在材料主轴坐标系中通常是正交各向异性材料，在其主方向上某一点处的正应变& 1、& 2只与该点处的正应力(T 1、(T 2有关，而与剪应力T 12无关；同时，该点处剪应变丫12也仅与剪应力T 12有关，而与正应力无关。 材料工程常数共9个：纵向和横向弹性模量E 1和E 2、主泊松比V 12、纵横剪切弹性模量G12，共四个弹性常数；还有纵向拉伸和压缩强度X、X2,横向拉伸与压缩强度丫1、丫2,纵横剪切强度S共五个强度参数。这9个工程常数是通过单向层合板的单轴试验确定的。通常情况下，单层力学性能有明显的方向性，与增强纤维的方向密切相关，即E 1>>E 2, X>>Y而且拉伸与压缩强度不相等，即X&X2, 丫1工Y;纵横剪切性能与拉伸、压缩性能无关，即S与X、丫无关。 由于单层复合材料是复合材料的基础，故往往用它的性能来说明复合材料的性 能。但应当指出：单层的性能不能替代实际使用的层合复合材料的性能。一般说，实际使用的层合复合材料性能要低于单向复合材料的纵向性能。复合材料的性能与材料中含有的纤维数量有很大的关系，所以在规定性能数据时，一般还应给定材料所含的纤维量，通常用纤维所占的体积百分比V来表示。V称为纤维体积分数或纤维体积含量，其值通常控制在60%左右。 三、复合材料结构的制造与成形工艺 (1)制造与成形工艺的分类、特点与适用范围 树脂基复合材料结构成形工艺方法多种多样，各有所长。工艺方法的分类见图各种工艺方法的特点与适用范围见表。
LS-DYNA用户自定义材料模型开发与验证 张安康;陈士海 【摘要】When the required material model does not exist in LS-DYNA material library, users can customise the material and create new calculator of LS-DYNA for solving the problem. Semi-implicit return mapping algorithm represents its good usage when the numerical algorithm is required to calculate constitutive equations in problem solving. In this paper, through the derivation of a solving formula of a simple and ideal elastic-plastic model ,we further elaborate this method as well as the basic course of compiling the material program, and a one-element model is used to have verified the correctness of the complied program.%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. 【期刊名称】《计算机应用与软件》 【年(卷),期】2011(028)004 【总页数】3页(P71-73) 【关键词】LS-DYNA;自定义材料;弹塑性模型;单单元模型;应力更新算法 【作者】张安康;陈士海
LS-DYNA软件 1.1 LS-DYNA 简介 LS-DYNA 是世界上最著名的通用显式动力分析程序，能够模拟真实世界的各种复杂问题，特别适合求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等非线性动力冲击问题，同时可以求解传热、流体及流固耦合问题。在工程应用领域被广泛认可为最佳的分析软件包。与实验的无数次对比证实了其计算的可靠性。 由J.O.Hallquist主持开发完成的DYNA程序系列被公认为是显式有限元程序的鼻祖和理论先导，是目前所有显式求解程序（包括显式板成型程序）的基础代码。1988年J.O.Hallquist创建LSTC公司，推出LS-DYNA程序系列，并于1997年将LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D等程序合成一个软件包，称为LS-DYNA。LS-DYNA的最新版本是2004年8月推出的970版。 1.1.1 LS-DYNA功能特点 LS-DYNA程序是功能齐全的几何非线性（大位移、大转动和大应变）、材料非线性（140多种材料动态模型）和接触非线性（50多种）程序。它以Lagrange 算法为主，兼有ALE和Euler算法；以显式求解为主，兼有隐式求解功能；以结构分析为主，兼有热分析、流体-结构耦合功能；以非线性动力分析为主，兼有静力分析功能（如动力分析前的预应力计算和薄板冲压成型后的回弹计算）；军用和民用相结合的通用结构分析非线性有限元程序。LS-DYNA功能特点如下： 1.分析能力： ●非线性动力学分析 ●多刚体动力学分析 ●准静态分析（钣金成型等） ●热分析 ●结构-热耦合分析 ●流体分析： ✧欧拉方式 ✧任意拉格郎日-欧拉（ALE） ✧流体-结构相互作用 ✧不可压缩流体CFD分析 ●有限元-多刚体动力学耦合分析（MADYMO，CAL3D） ●水下冲击 ●失效分析 ●裂纹扩展分析 ●实时声场分析
第七章材料模型 ANSYS/LS—DYNA包括40多种材料模型，它们可以表示广泛的材料特性，可用材料如下所示。本章后面将详细叙述材料模型和使用步骤。对于每种材料模型的详细信息，请参看Appendix B，Material Model Examples或《LS/DYNA Theoretical Manual》的第十六章(括号内将列出与每种模型相对应的LS-DYNA 材料号）。 线弹性模型 ·各向同性（#1） ·正交各向异性(＃2） ·各向异性（＃2） ·弹性流体（#1） 非线弹性模型 ·Blatz-ko Rubber(＃7) ·Mooney—Rivlin Rubber(＃27） ·粘弹性(#6) 非线性无弹性模型 ·双线性各向同性（#3） ·与温度有关的双线性各向同性（#4） ·横向各向异性弹塑性（#37） ·横向各向异性FLD(#39) ·随动双线性(＃3) ·随动塑性（＃3） ·3参数Barlat（＃36） ·Barlat各向异性塑性（#33） ·与应变率相关的幂函数塑性（#64) ·应变率相关塑性（#19） ·复合材料破坏（＃22） ·混凝土破坏（＃72） ·分段线性塑性(＃24） ·幂函数塑性（＃18) 压力相关塑性模型 ·弹—塑性流体动力学（#10） ·地质帽盖材料模型（＃25) 泡沫模型 ·闭合多孔泡沫(＃53)
·粘性泡沫(#62) ·低密度泡沫（＃57） ·可压缩泡沫(＃63) ·Honeycomb(＃26) 需要状态方程的模型 ·Bamman塑性（＃51）·Johnson—Cook塑性（＃15） ·空材料（＃9） ·Zerilli—Armstrong(＃65) ·Steinberg（＃11） 离散单元模型 ·线弹性弹簧 ·普通非线性弹簧 ·非线性弹性弹簧 ·弹塑性弹簧 ·非弹性拉伸或仅压缩弹簧 ·麦克斯韦粘性弹簧 ·线粘性阻尼器 ·非线粘性阻尼器 ·索（缆）（#71) 刚性体模型 ·刚体（#20） 7.1定义显示动态材料模型 用户可以采用ANSYS命令 MP， MPTEMP， MPDATA , TB， TBTEMP和TBDATA以及ANSYS/LS-DYNA命令 EDMP来定义材料模型。下一节显动态材料模型的描述 ,说明了怎样使用命令定义每种材料模型的特性. 通过GUI路径定义材料模型比使用命令直接得多: 1．选择菜单路径Main Menu〉Preprocessor〉Material Props〉Material Models。Define Material Model Behavior对话框出现。 注—-如果不事先定义ANSYS/LS—DYNA单元类型,那么就不能定义 ANSYS/LS—DYNA材料模型. 2．在 Material Models Available窗口的右侧，双击LS—DYNA，然后选择一种材料模型种类：线性、非线性、状态方程、离散单元特性或刚体材料。3．双击一种材料的子目录。例如，在非线性材料中，有弹性、非弹性和泡沫材料模型。
dyna材料定义 第七章材料模型 ANSYS/LS-DYNA包括40多种材料模型，它们可以表示广泛的材料特性，可用材料如下所示。本章后面将详细叙述材料模型和使用步骤。对于每种材料模型的详细信息，请参看Appendix B,Material Model Examples或《LS/DYNA Theoretical Manual》的第十六章（括号内将列出与每种模型相对应的LS-DYNA材料号）。 线弹性模型 ·各向同性（#1） ·正交各向异性（#2） ·各向异性（#2） ·弹性流体（#1） 非线弹性模型 ·Blatz-ko Rubber(#7) ·Mooney-Rivlin Rubber(#27) ·粘弹性（#6） 非线性无弹性模型
·双线性各向同性（#3） ·与温度有关的双线性各向同性（#4）·横向各向异性弹塑性（#37） ·横向各向异性FLD（#39） ·随动双线性（#3） ·随动塑性（#3） ·3参数Barlat（#36） ·Barlat各向异性塑性（#33） ·与应变率相关的幂函数塑性（#64）·应变率相关塑性（#19） ·复合材料破坏（#22） ·混凝土破坏（#72） ·分段线性塑性（#24） ·幂函数塑性（#18） 压力相关塑性模型
·弹-塑性流体动力学（#10） ·地质帽盖材料模型(#25) 泡沫模型 ·闭合多孔泡沫(#53) ·粘性泡沫(#62) ·低密度泡沫(#57) ·可压缩泡沫(#63) ·Honeycomb(#26) 需要状态方程的模型 ·Bamman塑性（#51）·Johnson-Cook塑性（#15）·空材料（#9） ·Zerilli-Armstrong(#65) ·Steinberg(#11) 离散单元模型 ·线弹性弹簧
第一章引言 ANSYS/LS-DYNA将显式有限元程序LS-DYNA和ANSYS程序强大的前后处理结合起来。用LS-DYNA的显式算法能快速求解瞬时大变形动力学、大变形和多重非线性准静态问题以及复杂的接触碰撞问题。使用本程序，可以用ANSYS建立模型，用LS-DYNA做显式求解，然后用标准的ANSYS后处理来观看结果。也可以在ANSYS和ANSYS-LS-DYNA之间传递几何信息和结果信息以执行连续的隐式－显式/显式－隐式分析，如坠落实验、回弹、及其它需要此类分析的应用。 1.1显式动态分析求解步骤概述 显式动态分析求解过程与ANSYS程序中其他分析过程类似，主要由三个步骤组成： 1：建立模型（用PREP7前处理器） 2：加载并求解（用SOLUTION处理器） 3：查看结果（用POST1和POST26后处理器） 本手册主要讲述了ANSYS/LS-DYNA显式动态分析过程的独特过程和概念。没有详细论述上面的三个步骤。如果熟悉ANSYS程序，已经知道怎样执行这些步骤，那么本手册将提供执行显式动态分析所需的其他信息。如果从未用过ANSYS,就需通过以下两本手册了解基本的分析求解过程： ·ANSYS Basic Analysis Guide ·ANSYS Modeling and Meshing Guide 使用ANSYS/LS-DYNA时，我们建议用户使用程序提供的缺省设置。多数情况下，这些设置适合于所要求解的问题。 1.2显式动态分析采用的命令 在显式动态分析中，可以使用与其它ANSYS分析相同的命令来建立模型、执行求解。同样，也可以采用ANSYS图形用户界面（GUI）中类似的选项来建模和求解。 然而，在显式动态分析中有一些独特的命令，如下： EDADAPT：激活自适应网格
第一章引言 ANSYS/LS—DYNA将显式有限元程序LS-DYNA和ANSYS程序强大的前后处理结合起来。用LS-DYNA的显式算法能快速求解瞬时大变形动力学、大变形和多重非线性准静态问题以及复杂的接触碰撞问题。使用本程序，可以用ANSYS建立模型，用LS-DYNA做显式求解,然后用标准的ANSYS后处理来观看结果。也可以在ANSYS和ANSYS—LS—DYNA之间传递几何信息和结果信息以执行连续的隐式－显式/显式－隐式分析，如坠落实验、回弹、及其它需要此类分析的应用。 1.1显式动态分析求解步骤概述 显式动态分析求解过程与ANSYS程序中其他分析过程类似，主要由三个步骤组成： 1：建立模型（用PREP7前处理器) 2：加载并求解（用SOLUTION处理器） 3：查看结果（用POST1和POST26后处理器) 本手册主要讲述了ANSYS/LS-DYNA显式动态分析过程的独特过程和概念。没有详细论述上面的三个步骤.如果熟悉ANSYS程序,已经知道怎样执行这些步骤，那么本手册将提供执行显式动态分析所需的其他信息。如果从未用过ANSYS，就需通过以下两本手册了解基本的分析求解过程： ·ANSYS Basic Analysis Guide ·ANSYS Modeling and Meshing Guide 使用ANSYS/LS-DYNA时,我们建议用户使用程序提供的缺省设置。多数情况下，这些设置适合于所要求解的问题。 1.2显式动态分析采用的命令 在显式动态分析中,可以使用与其它ANSYS分析相同的命令来建立模型、执行求解。同样，也可以采用ANSYS图形用户界面（GUI）中类似的选项来建模和求解. 然而，在显式动态分析中有一些独特的命令，如下： EDADAPT：激活自适应网格
第七章材料模型 ANSYS/LS-DYNA包括40多种材料模型，它们可以表示广泛的材料特性，可用材料如下所示。本章后面将详细叙述材料模型和使用步骤。对于每种材料模型的详细信息，请参看Appendix B,Material Model Examples或《LS/DYNA Theoretical Manual》的第十六章（括号内将列出与每种模型相对应的LS-DYNA材料号）。 线弹性模型 ·各向同性（#1） ·正交各向异性（#2） ·各向异性（#2） ·弹性流体（#1） 非线弹性模型 ·Blatz-ko Rubber(#7) ·Mooney-Rivlin Rubber(#27) ·粘弹性（#6） 非线性无弹性模型 ·双线性各向同性（#3） ·与温度有关的双线性各向同性（#4） ·横向各向异性弹塑性（#37） ·横向各向异性FLD（#39） ·随动双线性（#3） ·随动塑性（#3） ·3参数Barlat（#36） ·Barlat各向异性塑性（#33）
·与应变率相关的幂函数塑性（#64） ·应变率相关塑性（#19） ·复合材料破坏（#22） ·混凝土破坏（#72） ·分段线性塑性（#24） ·幂函数塑性（#18） 压力相关塑性模型 ·弹-塑性流体动力学（#10） ·地质帽盖材料模型(#25) 泡沫模型 ·闭合多孔泡沫(#53) ·粘性泡沫(#62) ·低密度泡沫(#57) ·可压缩泡沫(#63) ·Honeycomb(#26) 需要状态方程的模型 ·Bamman塑性（#51）·Johnson-Cook塑性（#15）·空材料（#9） ·Zerilli-Armstrong(#65) ·Steinberg(#11) 离散单元模型