Hyppää sisältöön

Materiaalitiedot

FrontISTRissä "materiaali" on nimetty yksikkö, jolla elementeille määritettyjä materiaaliominaisuustietoja hallitaan yhtenä ryhmänä. Se kokoaa yhden nimen alle ominaisuusarvot, kuten elastiset vakiot, tiheyden ja lämmönjohtavuuden, sekä elastoplastisuuden, viskoelastisuuden, virumisen ja vastaavien mallien konstitutiivisen lain parametrit. Elementtiryhmille kohdistaminen tehdään !SECTION-määrityksellä, joka yhdistää elementtityypin (solidi, kuori, rajapinta jne.) materiaalin nimeen. Materiaalin sisältö määritetään joko verkkotietojen !MATERIAL-määrityksellä tai analyysin ohjaustietojen !MATERIAL-lohkossa.

Materiaalitietojen rajoitukset määräytyvät kolmen tekijän perusteella: analyysityyppi, elementtityyppi ja tapa, jolla materiaali määritetään syöttötiedostoissa. Seuraavissa osissa kootaan ensin käytettävissä olevien materiaalimallien, elementtityyppien ja analyysityyppien vastaavuudet (Toimintojen yleiskuva), sitten selitetään materiaalimallin valinta (Materiaalimallin valinta) ja lopuksi kuvataan kunkin mallin määritykset (Lineaarinen elastisuus ja sitä seuraavat osat). Yksittäisten avainsanojen syntaksi ja oletusarvot ovat avainsanaviitteessä.

Toimintojen yleiskuva

Materiaalitiedot voidaan jakaa yleisesti rakenneanalyysissä käytettäviin mekaanisiin materiaalimalleihin sekä lämmönjohtumis- ja lämpöjännitysanalyyseissä käytettäviin lämpöominaisuuksiin. Rakenneanalyysissä valitaan käyttötarkoituksen mukaan lineaarinen elastisuus, hyperelastisuus, elastoplastisuus, viskoelastisuus, viruminen tai käyttäjän määrittämä materiaali. Kukin on itsenäinen konstitutiivinen laki; elastoplastiset, viskoelastiset ja virumismallit käyttävät samassa materiaalissa lineaarista elastisuutta elastiselle osalle (hyperelastisuus käyttää omaa venymäenergiafunktiotaan eikä siksi viittaa lineaarisesti elastiseen jäykkyyteen). Lämmönjohtumisanalyysissä elementeille määritetään tiheys, ominaislämpökapasiteetti ja lämmönjohtavuus.

Luokka Pääasialliset käyttökohteet Pääasialliset syöttöavainsanat Pääviitteet
Lineaarinen elastisuus Pienen muodonmuutoksen lineaarinen analyysi, modaalianalyysi, lineaarinen dynaaminen analyysi, epälineaaristen materiaalien elastinen osa !ELASTIC, !MATERIAL ITEM=1 !ELASTIC, !MATERIAL (verkkotiedot)
Hyperelastisuus Kumimaisten materiaalien suuriin muodonmuutoksiin liittyvä elastinen vaste jne. !HYPERELASTIC !HYPERELASTIC
Elastoplastisuus Pysyvä venymä myötämisen jälkeen, metallien plastisuus, geomateriaalit !PLASTIC !PLASTIC
Viskoelastisuus Ajasta riippuva vaste relaksaatiolla tai viiveellä !VISCOELASTIC, !TRS !VISCOELASTIC, !TRS
Viruminen Jännityksen alaisena ajan myötä etenevä muodonmuutos !CREEP !CREEP
Lämpöominaisuudet Lämmönjohtumisanalyysi, lämpöjännitysanalyysi !MATERIAL ITEM=1–3, !EXPANSION_COEFF !EXPANSION_COEFF
Käyttäjän määrittämä materiaali Käyttäjän toteuttama konstitutiivinen laki !USER_MATERIAL, !ELASTIC TYPE=USER, !HYPERELASTIC TYPE=USER, !PLASTIC YIELD=USER !USER_MATERIAL

Jos rakenneanalyysissä samanniminen materiaali määritetään sekä verkkotiedoissa että analyysin ohjaustiedoissa, analyysin ohjaustietojen määrittely on etusijalla. Materiaalin määrittely itse verkkotiedoissa on kuitenkin edelleen pakollinen; kun samanniminen materiaali määritetään analyysin ohjaustiedoissa, verkkotietojen puolen arvoihin ei viitata ja ne voivat siten olla dummy-arvoja. Lämmönjohtumisanalyysissä materiaalin määrittämistä analyysin ohjaustiedoissa ei sen sijaan tueta, vaan verkkotiedoissa määritettyjä arvoja käytetään sellaisinaan.

Analyysityypeittäin tuki voidaan tiivistää seuraavasti. Lineaarinen staattinen analyysi, modaalianalyysi ja lineaarinen dynaaminen analyysi käyttävät lineaarista elastisuutta. Kolmiulotteisia kontinuumisolidi-elementtejä käyttävissä epälineaarisissa staattisissa ja epälineaarisissa dynaamisissa analyyseissä voidaan käyttää lineaariseen elastisuuteen perustuen hyperelastisuutta, elastoplastisuutta, viskoelastisuutta, virumista ja käyttäjän määrittämiä materiaaleja. Lämmönjohtumisanalyysi käyttää rakenneanalyysin materiaalimallien sijaan tiheyttä, ominaislämpökapasiteettia ja lämmönjohtavuutta. Analyysityyppien yleiskuva on kohdassa Analyysityypit.

Myös elementtityyppi asettaa rajoituksia. Kolmiulotteisissa kontinuumisolidi-elementeissä voidaan käyttää epälineaarisia materiaalimalleja rakenneanalyysissä. Tasojännitys-, tasovenymä- ja aksisymmetriset elementit käyttävät ensisijaisesti lineaarista elastisuutta; nämä kaksiulotteiset elementtiperheet eivät tue elastoplastisuutta, hyperelastisuutta, viskoelastisuutta tai virumista. Kuorielementit tukevat lineaarista elastisuutta ja voidaan määrittää yksikerroksisiksi tai laminoiduiksi sekä isotrooppisiksi tai anisotrooppisiksi. Kuorielementit eivät tue elastoplastisuutta, hyperelastisuutta, viskoelastisuutta tai virumista. Rajapintaelementtejä käytetään raon lämmönsiirron ja säteilyn mallintamiseen lämmönjohtumisanalyysissä; rakoparametrit määritetään !SECTION-määrityksen datarivillä eikä materiaalitietoina. Esimerkkejä elementtiryhmiin yhdistämisestä ja laminaattisyötteestä on myös kohdassa Elementtikirjasto.

Seuraava taulukko kokoaa materiaalimallien käytettävyyden elementtityypeittäin.

Elementtityyppi Lineaarinen elastisuus (isotrooppinen) Lineaarinen elastisuus (ortotrooppinen/laminoitu) Hyperelastisuus Elastoplastisuus Viskoelastisuus Viruminen Lämpöominaisuudet
3D-solidi ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
Tasojännitys / tasovenymä / aksisymmetrinen ○ — — — — — ○
Kuori (yksikerroksinen/laminoitu) ○ ○ — — — — —
Palkki / ristikko ○ — — — — — —
Rajapinta — — — — — — ○

(Symbolit: ○ käytettävissä / — ei tuettu). Rajapintaelementeillä raon lämmönsiirron ja säteilyn lämpöominaisuudet määritetään !SECTION-määrityksellä.

Materiaalien määrittämiseen on kaksi reittiä. Verkkotiedoissa !SECTION yhdistää elementtiryhmän materiaalin nimeen, ja !MATERIAL sekä !ITEM määrittävät materiaaliominaisuudet. Analyysin ohjaustiedoissa materiaalimallit määritetään sijoittamalla !MATERIAL-lohkoon !ELASTIC, !HYPERELASTIC, !PLASTIC ja vastaavat avainsanat. Jos !MATERIAL määritetään analyysin ohjaustiedoissa, tätä määrittelyä käytetään verkkotietojen samannimisen materiaalimäärittelyn sijaan. Verkkotietojen puolen !SECTION- ja !MATERIAL-määritysten yksityiskohdat ovat kohdissa !SECTION (verkkotiedot) ja !MATERIAL (verkkotiedot). Analyysin ohjaustietojen materiaalilohko on kohdassa !MATERIAL (analyysin ohjaustiedot).

Materiaalimallin valinta

Materiaalimallia valittaessa määritä ensin, riittääkö lineaarinen elastisuus. Käytä lineaarista elastisuutta, kun muodonmuutos on pieni, jännitys ei ylitä myötörajaa eikä ajasta riippuvaa relaksaatiota tai virumista tarvitse huomioida. Valitse hyperelastisuus suurten muodonmuutosten elastiselle vasteelle, elastoplastisuus myötämisen jälkeiselle plastiselle venymälle, viskoelastisuus materiaaleille, joilla on relaksaatioaikoja, ja viruminen pitkäaikaisen kuormituksen aikana etenevälle muodonmuutokselle.

Ongelman ominaisuudet Ehdokas materiaalimalli Ohje
Pieni muodonmuutos lineaarisella jännitys–venymä-yhteydellä Lineaarinen elastisuus Kun Youngin moduuli ja Poissonin luku riittävät
Palautuu alkuperäiseen muotoon kuorman poistamisen jälkeen myös suuren muodonmuutoksen tapauksessa Hyperelastisuus Kumimaiset materiaalit tai tapaukset, joissa tarvitaan epälineaarinen elastinen potentiaali
Pysyvä venymä jää myötörajan ylittämisen jälkeen Elastoplastisuus Kun on valittava myötöfunktio ja lujittumislaki
Jännitysrelaksaatiota tai viivästynyttä vastetta esiintyy kuormituksen pysyessä Viskoelastisuus Kun käyttäytyminen voidaan esittää relaksaatiokertoimilla ja relaksaatioajoilla
Venymä kumuloituu pitkäaikaisessa kuormituksessa Viruminen Kun Nortonin laki antaa riittävän approksimaation
Ei voida esittää sisäänrakennetuilla malleilla Käyttäjän määrittämä materiaali Kun konstitutiivinen laki toteutetaan ulkoisessa aliohjelmassa

Kun tarvitaan lämpötilariippuvuutta, tarkista kunkin materiaalimallin tuki. Lineaarinen elastisuus, viruminen ja lineaarinen lämpölaajenemiskerroin tukevat lämpötilariippuvaisia taulukoita. Viskoelastisuudessa käytetään !TRS-määrityksen mukaista lämpötilasiirtoa Prony-kertoimien oman lämpötilainterpoloinnin sijaan. Elastoplastisuudessa lämpötilariippuvaiset taulukot ovat käytettävissä, kun Mises-myötämisen kanssa käytetään monilineaarista lujittumista. Mohr–Coulomb ja Drucker–Prager eivät tue lämpötilariippuvuutta.

Kun tarvitaan anisotropiaa tai laminaatteja, huomioi myös elementtityyppi. Solidielementit tukevat ortotrooppista lineaarista elastisuutta. Lineaarisen elastisuuden piirissä kuorielementit tukevat isotrooppisia yksikerroksisia, anisotrooppisia yksikerroksisia, isotrooppisia laminoituja ja anisotrooppisia laminoituja materiaaleja. Epälineaarisia materiaalimalleja ei voida käyttää kuorielementeillä.

Lähes kokoonpuristumattomille materiaaleille Poissonin lukua ei saa asettaa arvoon 0.5. FrontISTR ei tue täysin kokoonpuristumattoman materiaalin määrittelyä. Suuren muodonmuutoksen ongelmissa, joissa kokoonpuristumattomuudella on voimakas vaikutus, myös elementtiformuloinnin valinta on tärkeä; tarkista myös Elementtikirjaston formulointivaihtoehdot.

Lineaarinen elastisuus

Lineaarinen elastisuus on FrontISTRin rakenneanalyysin perustavin materiaalimalli. Lineaarinen staattinen analyysi, modaalianalyysi ja lineaarinen dynaaminen analyysi käyttävät lineaarista elastisuutta. Kun käytetään elastoplastisuutta, viskoelastisuutta tai virumista, samassa materiaalissa määritetään lineaarinen elastisuus myös elastiselle osalle. → Yksityiskohdat: !ELASTIC.

Isotrooppisessa lineaarisessa elastisuudessa määritetään Youngin moduuli ja Poissonin luku. Kun tarvitaan lämpötilariippuvuutta, Youngin moduuli ja Poissonin luku voidaan antaa lämpötilan funktioina taulukoissa. Ortotropiassa määritetään yhteensä yhdeksän riippumatonta vakiota: Youngin moduulit kolmessa suunnassa, kolme Poissonin lukua ja kolme leikkausmoduulia. Koska ortotropia vaatii materiaalikoordinaatiston, määritä paikallinen koordinaatisto vastaavassa !SECTION-määrityksessä.

Lineaarisen elastisuuden määrittämiseksi verkkotiedoissa yhdistä !SECTION ja !MATERIAL. Seuraavassa esimerkissä solidielementtiryhmälle ALL osoitetaan materiaali M1; ITEM=1 määrittää Youngin moduulin ja Poissonin luvun, ITEM=2 massatiheyden ja ITEM=3 lineaarisen lämpölaajenemiskertoimen.

!SECTION, TYPE=SOLID, EGRP=ALL, MATERIAL=M1

!MATERIAL, NAME=M1, ITEM=3
!ITEM=1, SUBITEM=2
  4000., 0.3
!ITEM=2
  8.0102E-10
!ITEM=3
  1.0E-5

Kuorielementeille on lineaarisen elastisuuden puitteissa käytettävissä sekä yksikerroksisia että laminoituja määrittelyjä. Käytä SUBITEM=4 yksikerroksiselle isotrooppiselle materiaalille ja SUBITEM=9 yksikerroksiselle anisotrooppiselle materiaalille. Laminaatille sijoita kaikkien kerrosten materiaalivakiot ja kerrospainot samaan !ITEM-määritykseen. Kerrospainot normalisoidaan niiden summalla ja niitä käytetään paksuussuunnan integraatiopainoina. Koko kuoren fysikaalinen paksuus määritetään !SECTION, TYPE=SHELL-määrityksen paksuudella.

Seuraavassa on esimerkki yksikerroksisesta kuoresta, jossa on isotrooppinen materiaali.

!MATERIAL, NAME=M1, ITEM=1
!ITEM=1, SUBITEM=4
0, 200000, 0.3, 2.0

Seuraavassa on esimerkki kaksikerroksisesta laminoidusta kuoresta, jossa on isotrooppiset materiaalit.

!MATERIAL, NAME=M1, ITEM=1
!ITEM=1, SUBITEM=7
0, 200000, 0.3, 2.0, 200000, 0.3, 2.0

Seuraavassa on esimerkki yksikerroksisesta kuoresta, jossa on anisotrooppinen materiaali. Anisotropiakulma määritetään asteina.

!MATERIAL, NAME=M1, ITEM=1
!ITEM=1, SUBITEM=9
1, 28600., 0.15, 32.3, 28600., 12434., 12434., 12434., 0.0

Seuraavassa on esimerkki kaksikerroksisesta laminoidusta kuoresta, jossa on anisotrooppiset materiaalit.

!MATERIAL, NAME=M1, ITEM=1
!ITEM=1, SUBITEM=17
1, 28600., 0.15, 32.3, 28600., 12434., 12434., 12434., 0.0,
   28600., 0.15, 32.3, 28600., 12434., 12434., 12434., 0.0

Hyperelastisuus

Hyperelastisuus on epälineaarinen elastinen materiaalimalli, jossa jännitys määritetään venymäenergiafunktion avulla. Sitä käytetään kumimaisille materiaaleille, jotka palautuvat kuorman poistamisen jälkeen alkuperäiseen muotoonsa myös suuren muodonmuutoksen jälkeen. Syötteessä !MATERIAL-lohkon sisällä määritetään !HYPERELASTIC. → Yksityiskohdat: !HYPERELASTIC.

FrontISTR tukee seuraavia hyperelastisia malleja. OGDEN-mallia ei tueta.

Malli Syöttötyyppi Pääkertoimet Ominaisuudet
Neo-Hooke NEOHOOKE \(C_{10}\), \(D\) Yksinkertainen isotrooppinen hyperelastinen malli, joka vastaa ehtoa \(C_{01}=0\) Mooney–Rivlin-mallissa
Mooney–Rivlin MOONEY-RIVLIN \(C_{10}\), \(C_{01}\), \(D\) Isotrooppinen hyperelastinen malli, joka käyttää kahta pelkistettyä invarianttia
Arruda–Boyce ARRUDA-BOYCE \(\mu\), \(\lambda_m\), \(D\) Molekyyliketjuverkkoon perustuva kumimaisen materiaalin malli
Anisotrooppinen Mooney–Rivlin MOONEY-RIVLIN-ANISO Syötteestä luetaan kymmenen kerrointa, mutta nykyinen konstitutiivinen laki käyttää niistä ensimmäisiä viittä Anisotrooppista hyperelastista vastetta, kuten kuitusuuntaa, esittävä malli
Käyttäjän määrittämä hyperelastisuus USER Käyttäjän vakiot Malli, jossa hyperelastinen konstitutiivinen laki toteutetaan ulkoisessa aliohjelmassa

Hyperelastisuudessa tilavuuden muutokseen liittyvällä kertoimella \(D\) esitetään kokoonpuristuvuutta. Täysin kokoonpuristumattomia materiaaleja ei tueta, joten Poissonin lukua \(\nu=0.5\) vastaavaa määrittelyä ei saa käyttää. Lähes kokoonpuristumattomille materiaaleille on valittava hyperelastisen mallin kertoimien lisäksi myös käytettävä elementtiformulointi.

Hyperelastisuutta käsitellään oletusarvoisesti Total Lagrangen kehyksessä. Venymäenergiafunktion, jännityksen ja tangenttijäykkyyden määritelmät ovat kohdassa Hyperelastisuus (teoria).

Elastoplastisuus

Elastoplastisuus on materiaalimalli, jossa elastinen ja plastinen alue erotetaan myötöfunktion avulla ja myötämisen jälkeinen vaste kuvataan lujittumislailla. Syötteessä !MATERIAL-lohkon sisällä yhdistetään !ELASTIC ja !PLASTIC. → Yksityiskohdat: !PLASTIC.

FrontISTRissä elastoplastinen malli määritetään yhdistämällä myötöfunktio ja lujittumislaki. Tuettu alue on seuraava.

Myötöfunktio Syöttötyyppi Tuetut lujittumislait Pääasialliset käyttökohteet
Mises MISES BILINEAR, MULTILINEAR, SWIFT, RAMBERG-OSGOOD, KINEMATIC, COMBINED Isotrooppinen myötäminen, kuten metalleissa
Mohr–Coulomb MOHR-COULOMB BILINEAR, MULTILINEAR Kitkakulmalla ja koheesiolla kuvatut maa- ja kalliomateriaalit
Drucker–Prager DRUCKER-PRAGER BILINEAR, MULTILINEAR Paineesta riippuva myötäminen, joka approksimoi Mohr–Coulombia sileästi
Käyttäjän määrittämä myötö USER Käyttäjän määrittämä Kun tangenttijäykkyys ja palautuskuvaus toteutetaan ulkoisessa aliohjelmassa

Mises-myötämisen monilineaarinen lujittuminen tukee lämpötilariippuvaisia taulukoita. Bilineaarinen lujittuminen, Swift-lujittuminen, Ramberg–Osgood-lujittuminen, kinemaattinen lujittuminen ja yhdistetty lujittuminen Mises-myötämisellä arvioidaan vakioina lausekkeina. Mohr–Coulomb ja Drucker–Prager eivät tue lämpötilariippuvuutta. Monilineaarista lujittumista käytettäessä syötteen on oltava sellainen, että plastinen venymä on epänegatiivinen ja ensimmäinen plastinen venymä on 0.

Kuori-, tasojännitys-, tasovenymä- ja aksisymmetriset elementit eivät tue elastoplastisuutta. Käytä elastoplastisille materiaaleille kolmiulotteisia kontinuumisolidi-elementtejä.

Elastoplastisuutta käsitellään oletusarvoisesti Updated Lagrangen kehyksessä. Jos !PLASTIC-määrityksessä annetaan INFINITESIMAL, sitä käsitellään pienen muodonmuutoksen konstitutiivisena lakina. Jännityksen päivityksessä käytetään palautuskuvaukseen perustuvaa integrointia; algoritmin yksityiskohdat ovat kohdassa Elastoplastisuus (teoria).

Viskoelastisuus

Viskoelastisuus on materiaalimalli, joka lisää elastiseen vasteeseen ajasta riippuvan relaksaation. FrontISTRissä yleistetty Maxwell-malli syötetään Prony-sarjana. Saman !MATERIAL-lohkon sisällä määritetään !ELASTIC ja !VISCOELASTIC. → Yksityiskohdat: !VISCOELASTIC.

Prony-sarjaa varten määritä relaksaatiokertoimien ja relaksaatioaikojen parit useille riveille. Relaksaatioajaksi ei voi määrittää arvoa 0. Lämpötilariippuvuuden huomioimiseksi sijoita !TRS !VISCOELASTIC-määrityksen jälkeen ja määritä lämpötilan siirtokerroin. → Yksityiskohdat: !TRS.

Lämpötilasiirto tukee WLF- ja Arrhenius-muotoja, joissa molemmissa siirtokerroin \(A\) määritetään analyysilämpötilan \(\theta\) ja referenssilämpötilan \(\theta_0\) funktiona. Kummassakin tapauksessa syöte antaa kaksi materiaalivakiota (C1, C2) ja referenssilämpötilan, mutta niiden merkitys riippuu valitusta siirtomallista (WLF-muodossa Williams–Landel–Ferry-yhtälön kaksi kerrointa ja Arrhenius-muodossa kaksi aktivaatioenergiaan liittyvää kerrointa). Siirtokertoimen tarkat funktiomuodot ja johtaminen ovat teoriaoppaan kohdassa Viskoelastisuus.

Viruminen

Viruminen on materiaalimalli ilmiölle, jossa venymä etenee ajan myötä vakion kuormituksen tai vakiojännityksen alaisena. FrontISTRin !CREEP tukee Nortonin lakia. Saman !MATERIAL-lohkon sisällä määritetään !ELASTIC ja !CREEP. → Yksityiskohdat: !CREEP.

Nortonin laissa virumisvenymän nopeus esitetään ekvivalenttijännityksen, ajan ja materiaalivakioiden \(A\), \(n\) ja \(m\) potenssilausekkeena (tarkka funktiomuoto on teoriaoppaan kohdassa Viruminen). Materiaalivakiot tukevat lämpötilariippuvaisia taulukoita, joten arvot voidaan määrittää kullekin lämpötilalle.

!CREEP-määrityksen TYPE=USER-asetusta ei tueta. Käytä käyttäjän määrittämää materiaalia, kun toteutetaan virumisen sisältävä oma konstitutiivinen laki.

Lämmönjohtumisanalyysin materiaaliominaisuudet

Lämmönjohtumisanalyysissä määritetään rakenneanalyysissä käytettyjen elastisten ja plastisten materiaalien sijaan tiheys, ominaislämpökapasiteetti ja lämmönjohtavuus. Linkki-, taso-, solidi- ja kuorielementeillä käytetään verkkotietojen !MATERIAL-määrityksen ITEM=1–3-kohtia. Lämpöominaisuudet voidaan antaa lämpötilariippuvaisina taulukoina.

Seuraavassa esimerkissä materiaalille M1 määritetään tiheys, ominaislämpökapasiteetti ja lämmönjohtavuus lämpötilariippuvaisina tietoina. Kun SECTION-määrityksellä solidielementtiryhmälle ALL on osoitettu materiaali M1, !MATERIAL-määrityksen ITEM=1 antaa tiheyden, ITEM=2 ominaislämpökapasiteetin ja ITEM=3 lämmönjohtavuuden, kukin lämpötilan kanssa parina.

!SECTION, TYPE=SOLID, EGRP=ALL, MATERIAL=M1

!MATERIAL, NAME=M1, ITEM=3
!ITEM=1, SUBITEM=1
7850., 300.
7790., 500.
7700., 800.
!ITEM=2
0.465, 300.
0.528, 500.
0.622, 800.
!ITEM=3
43., 300.
38.6, 500.
27.7, 800.

Rajapintaelementeillä materiaalitietoja ei käytetä; !SECTION, TYPE=INTERFACE-määrityksen datarivillä määritetään raon leveys, raon lämmönsiirtokerroin ja säteilykertoimet.

!SECTION, TYPE=INTERFACE, EGRP=GAP
1.0, 20.15, 8.99835E-9, 8.99835E-9

Kuorielementtien lämmönjohtumisanalyysissä lämpöominaisuudet määritetään materiaalin !MATERIAL-määrityksellä kuten solidielementeille. Kuoren paksuus ja paksuussuunnan integraatiopisteiden määrä määritetään !SECTION-puolella.

Lämpöjännitysanalyysissä määritetään lineaarinen lämpölaajenemiskerroin, jotta lämpövenymä voidaan laskea lämpötilakentästä. Isotrooppisia ja ortotrooppisia lämpölaajenemiskertoimia tuetaan, myös lämpötilariippuvaisina. → Yksityiskohdat: !EXPANSION_COEFF. Rakenne- tai dynaamisessa analyysissä käytetyn massatiheyden määrittäminen analyysin ohjaustietojen puolella on kohdassa !DENSITY. Lämmönjohtumisanalyysin tiheys määritetään tässä esitetyllä tavalla verkkotietojen !MATERIAL ITEM=1-määrityksellä.

Käyttäjän määrittämät materiaalit

Käyttäjän määrittämät materiaalit tarjoavat aloituspisteen FrontISTRin sisäänrakennetuilla materiaalimalleilla esittämättömien konstitutiivisten lakien toteuttamiseen ulkoisessa aliohjelmassa. Syötteessä !USER_MATERIAL määrittää tilamuuttujien ja käyttäjän vakioiden määrän. → Yksityiskohdat: !USER_MATERIAL.

!USER_MATERIAL käsitellään oletusarvoisesti Updated Lagrange -tyyppisenä konstitutiivisena lakina ja KIRCHHOFF-määrityksellä Total Lagrange -tyyppisenä. Tilamuuttujien määrä määritetään NSTATUS-parametrilla. Datariveillä voidaan välittää enintään 100 käyttäjän vakiota. Näitä vakioita ja tilamuuttujia käytetään käyttäjän aliohjelmassa konstitutiivisen lain sisäisinä muuttujina.

!USER_MATERIAL-määrityksellä konstitutiivinen laki toteutetaan itse funktioissa uMatlMatrix ja uUpdate. uMatlMatrix palauttaa materiaalin tangenttijäykkyyden ja uUpdate päivittää jännityksen ja tilamuuttujat. Pienen muodonmuutoksen käyttäjän elastisuudelle käytä !ELASTIC, TYPE=USER; käyttäjän hyperelastiselle mallille käytä !HYPERELASTIC, TYPE=USER ja toteuta elastinen vaste funktioissa uElasticMatrix ja uElasticUpdate. Käyttäjän määrittämälle myötöfunktiolle käytä !PLASTIC, YIELD=USER ja toteuta elastoplastinen tangenttijäykkyys sekä palautuskuvaus.

Liittyvät aiheet

AI-assisted translation May contain errors Official docs Status