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2021/6/31第七章第七章 材料（材料（Material）1.概述概述 定义材料定义材料: 就是指定一个材料名，然后将特性赋给这个名称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复合材及本构关系等 如如: 取一名为取一名为steel的材料，设成各向同性，杨氏模量的材料，设成各向同性，杨氏模量2.1105N/mm2，屈服极限，屈服极限600MPa， 松松比松松比0.3，硬化指数，硬化指数0等等 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 这里以这里以MSC/NASTRAN为例为例 一种材料可有多种本构，如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，对复杂材料曲线，如应力一应变关系，E随温度变化等，用随温度变化等，用Field来定义变化来定义变化 可进入可进入msc/mvision材料库，找到材料调入材料库，找到材料调入patran 2021/6/322. Patran支持的材料模型支持的材料模型 Isotropic各向同性各向同性(2个材料参数：个材料参数：E、 )2D Orthotropic2D正交各向异性正交各向异性(6个材料参数：个材料参数：E11、E22 、 12 、G12、G13、G23 )3D Orthotropic3D 正交各向异性正交各向异性(9个材料参数：个材料参数：3个个E、3个个 、3个个G)2D Anisotropic2D 各向异性各向异性 (9个材料参数个材料参数)3D Anisotropic3D 各向异性各向异性 (21个材料参数个材料参数)CompositePATRAN支持多种复合材料模型，其中包括支持多种复合材料模型，其中包括laminate composite ; Rule of Mixture ; 5种种Halpin-Tsai 模型和模型和1D、2D Short Fiber模型模型弹性结构材料模型 linear Elastic线弹性线弹性nonlinear Elastic非线性弹性非线性弹性Elastoplaslic弹塑性弹塑性Failure失效失效Creep蠕变蠕变Patran支持的支持的Msc/Nastran本构本构 2021/6/333.创建材料例子创建材料例子例例1：创建一种各向同性材料，名为：创建一种各向同性材料，名为“Steel-Outer-Shell”，材料参数为：，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2021/6/34例例2：创建九层复合材料模型，其参数如下：创建九层复合材料模型，其参数如下： 基层材料（基层材料（2D正交各向异性）参数为：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：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：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2021/6/35例例3：温度相关材料创建，名：温度相关材料创建，名thermal-elastic-aluminum；弹性模量，泊松比和热膨胀；弹性模量，泊松比和热膨胀系数（系数（ ）随温度的变化）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 T（温度） E（杨氏模量） （泊松比） （热膨胀系数） 0 10106 0.3 6.0106 200 9.5106 0.3 5.0106 400 9.0106 0.3. 4.0106 2021/6/362021/6/374. Activating / Deactivating 材料模型材料模型 当一种材料有多个本构关系时，通过当一种材料有多个本构关系时，通过“激活激活”或或“失效失效”方式选有效的本构关方式选有效的本构关系系 PATRAN中，该功能通过中，该功能通过“Change Material Status”来实现来实现 材料所有本构关系都列在材料所有本构关系都列在Active 或或Inactive二框中二框中2021/6/38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 分析类型分析类型材料参数材料参数参考值参考值一般线性分析E 、E2.1105 =0.3含重力，离心力的线性分析E、E、同上；=7.8106线性热应力分析E、T(ref)E、同上；1.2105 ；T=20自由模态或屈曲分析E、同上直接法的线性动力响应分析E、 一般取0.04,但不是必须的E弹性模量泊松比密度 阻尼系数 热膨胀系数 T温度 2021/6/395 . 单位单位Patran 和和 Nastran 中，单位制由用户自己确定中，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，由当存在惯性力，或进行动力或模态分析，由mr 2，f=ma等关系存在，等关系存在，对自封闭一定要小心对自封闭一定要小心 如一定要用非封闭单位，例长度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，其他均用国际单位制，可用msc/nastran参数参数wtmass调节调节2021/6/3106 .创建自己常用材料库创建自己常用材料库1）File / New ，用，用mscnastran_template为模板，建一个新数据库，名为为模板，建一个新数据库，名为“Mymaterial_template” ；2）不作任何操作，直接进入）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界面，然后将你的所有材料逐一全部创建3）退出）退出PATRAN，新产生，新产生“Mymaterial_template.db”文件拷贝到文件拷贝到PATRAN安装安装目录中，例如目录中，例如“/msc/patran75”；以以“Mymaterial_template.db”为模板来新建一个为模板来新建一个PATRAN 数据库文件，数据库文件，Materials中自动包括你材料中自动包括你材料 7 . Show Material Properties2021/6/3112021/6/312部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！
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