ข้อมูลวัสดุ¶
ใน FrontISTR “วัสดุ” คือหน่วยที่มีชื่อสำหรับจัดการข้อมูลสมบัติวัสดุที่กำหนดให้แก่องค์ประกอบเป็นชุดเดียว กล่าวคือเป็นการรวมค่าคุณสมบัติ เช่น ค่าคงที่ยืดหยุ่น ความหนาแน่น และการนำความร้อน รวมถึงพารามิเตอร์ของกฎองค์ประกอบสำหรับอีลาสโตพลาสติก วิสโคอีลาสติก ครีป และแบบจำลองอื่น ๆ ไว้ภายใต้ชื่อเดียว การกำหนดให้กลุ่มองค์ประกอบทำด้วย !SECTION ซึ่งเชื่อมโยงชนิดองค์ประกอบ (โซลิด เชลล์ อินเทอร์เฟซ เป็นต้น) กับชื่อวัสดุ เนื้อหาของวัสดุเองกำหนดด้วย !MATERIAL ในข้อมูลเมช หรือบล็อก !MATERIAL ในข้อมูลควบคุมการวิเคราะห์
ข้อจำกัดของข้อมูลวัสดุกำหนดจาก 3 ปัจจัย ได้แก่ ชนิดการวิเคราะห์ ชนิดองค์ประกอบ และวิธีระบุในไฟล์อินพุต ต่อไปนี้จะสรุปความสัมพันธ์ระหว่างแบบจำลองวัสดุที่ใช้ได้กับองค์ประกอบและชนิดการวิเคราะห์ก่อน (ภาพรวมฟังก์ชัน) จากนั้นอธิบายแนวคิดในการเลือกแบบจำลองวัสดุ (การเลือกแบบจำลองวัสดุ) และตามด้วยข้อกำหนดของแต่ละแบบจำลอง (ความยืดหยุ่นเชิงเส้น เป็นต้น) สำหรับรูปแบบและค่าเริ่มต้นของแต่ละคีย์เวิร์ด ให้ดูเอกสารอ้างอิงคีย์เวิร์ด
ภาพรวมฟังก์ชัน¶
ข้อมูลวัสดุแบ่งกว้าง ๆ ได้เป็นแบบจำลองวัสดุเชิงกลที่ใช้ในการวิเคราะห์โครงสร้าง และสมบัติทางความร้อนที่ใช้ในการวิเคราะห์การนำความร้อนและความเค้นความร้อน ในการวิเคราะห์โครงสร้าง ให้เลือกความยืดหยุ่นเชิงเส้น ไฮเปอร์อีลาสติก อีลาสโตพลาสติก วิสโคอีลาสติก ครีป หรือวัสดุที่ผู้ใช้กำหนดตามการใช้งาน แต่ละชนิดเป็นกฎองค์ประกอบอิสระ โดยแบบจำลองอีลาสโตพลาสติก วิสโคอีลาสติก และครีปใช้ความยืดหยุ่นเชิงเส้นในวัสดุเดียวกันเป็นส่วนยืดหยุ่น (ไฮเปอร์อีลาสติกใช้ฟังก์ชันพลังงานความเครียดของตนเอง จึงไม่อ้างอิงความแข็งเชิงเส้นยืดหยุ่น) ในการวิเคราะห์การนำความร้อน จะกำหนดความหนาแน่น ความร้อนจำเพาะ และการนำความร้อนให้แก่องค์ประกอบ
| หมวด | การใช้งานหลัก | คีย์เวิร์ดหลักในอินพุต | เอกสารอ้างอิงหลัก |
|---|---|---|---|
| ความยืดหยุ่นเชิงเส้น | การวิเคราะห์เชิงเส้นการเสียรูปน้อย, การวิเคราะห์โมดัล, การวิเคราะห์พลวัตเชิงเส้น, ส่วนยืดหยุ่นของวัสดุไม่เชิงเส้น | !ELASTIC, !MATERIAL ITEM=1 | !ELASTIC, !MATERIAL (ข้อมูลเมช) |
| ไฮเปอร์อีลาสติก | การตอบสนองยืดหยุ่นภายใต้การเสียรูปมาก เช่น วัสดุคล้ายยาง | !HYPERELASTIC | !HYPERELASTIC |
| อีลาสโตพลาสติก | ความเครียดถาวรหลังการคราก พลาสติกของโลหะ วัสดุดิน | !PLASTIC | !PLASTIC |
| วิสโคอีลาสติก | การตอบสนองตามเวลาที่มีการคลายตัวหรือการหน่วง | !VISCOELASTIC, !TRS | !VISCOELASTIC, !TRS |
| ครีป | การเสียรูปที่ดำเนินไปตามเวลาภายใต้ความเค้น | !CREEP | !CREEP |
| สมบัติทางความร้อน | การวิเคราะห์การนำความร้อน, การวิเคราะห์ความเค้นความร้อน | !MATERIAL ITEM=1 ถึง 3, !EXPANSION_COEFF | !EXPANSION_COEFF |
| วัสดุที่ผู้ใช้กำหนด | กฎองค์ประกอบที่ผู้ใช้พัฒนา | !USER_MATERIAL, !ELASTIC TYPE=USER, !HYPERELASTIC TYPE=USER, !PLASTIC YIELD=USER | !USER_MATERIAL |
ในการวิเคราะห์โครงสร้าง หากมีวัสดุชื่อเดียวกันกำหนดไว้ทั้งในข้อมูลเมชและข้อมูลควบคุมการวิเคราะห์ จะให้ความสำคัญกับนิยามฝั่งข้อมูลควบคุมการวิเคราะห์ อย่างไรก็ตาม นิยามวัสดุในข้อมูลเมชยังคงจำเป็น และเมื่อมีวัสดุชื่อเดียวกันในข้อมูลควบคุมการวิเคราะห์ ค่าฝั่งข้อมูลเมชจะไม่ถูกอ้างอิง จึงใช้ค่าดัมมีได้ ในทางกลับกัน การวิเคราะห์การนำความร้อนไม่รองรับการระบุวัสดุในข้อมูลควบคุมการวิเคราะห์ และใช้ค่าที่ระบุในข้อมูลเมชโดยตรง
การรองรับตามชนิดการวิเคราะห์สรุปได้ดังนี้ การวิเคราะห์สถิตเชิงเส้น การวิเคราะห์โมดัล และการวิเคราะห์พลวัตเชิงเส้นใช้ความยืดหยุ่นเชิงเส้น การวิเคราะห์สถิตไม่เชิงเส้นและการวิเคราะห์พลวัตไม่เชิงเส้นที่ใช้องค์ประกอบโซลิดต่อเนื่องสามมิติ สามารถใช้ไฮเปอร์อีลาสติก อีลาสโตพลาสติก วิสโคอีลาสติก ครีป และวัสดุที่ผู้ใช้กำหนด โดยมีพื้นฐานส่วนยืดหยุ่นเชิงเส้น การวิเคราะห์การนำความร้อนใช้ความหนาแน่น ความร้อนจำเพาะ และการนำความร้อนแทนแบบจำลองวัสดุโครงสร้าง ดูภาพรวมชนิดการวิเคราะห์ที่ ชนิดการวิเคราะห์
ยังมีข้อจำกัดตามชนิดองค์ประกอบ องค์ประกอบโซลิดต่อเนื่องสามมิติสามารถใช้แบบจำลองวัสดุไม่เชิงเส้นสำหรับการวิเคราะห์โครงสร้าง องค์ประกอบความเค้นระนาบ ความเครียดระนาบ และแกนสมมาตรใช้ความยืดหยุ่นเชิงเส้นเป็นหลัก และองค์ประกอบสองมิติเหล่านี้ไม่รองรับอีลาสโตพลาสติก ไฮเปอร์อีลาสติก วิสโคอีลาสติก หรือครีป องค์ประกอบเชลล์รองรับความยืดหยุ่นเชิงเส้น โดยกำหนดได้ทั้งชั้นเดียว/ลามิเนต และไอโซทรอปิก/แอนไอโซทรอปิก แต่ไม่รองรับอีลาสโตพลาสติก ไฮเปอร์อีลาสติก วิสโคอีลาสติก หรือครีป องค์ประกอบอินเทอร์เฟซใช้สำหรับการถ่ายเทความร้อนผ่านช่องว่างและการแผ่รังสีในการวิเคราะห์การนำความร้อน โดยกำหนดพารามิเตอร์ช่องว่างในบรรทัดข้อมูลของ !SECTION ไม่ใช่ข้อมูลวัสดุ สำหรับตัวอย่างการเชื่อมโยงกับกลุ่มองค์ประกอบและอินพุตลามิเนต ให้ดู ไลบรารีองค์ประกอบ ด้วย
ตารางต่อไปนี้สรุปว่าแบบจำลองวัสดุใดใช้ได้กับองค์ประกอบแต่ละชนิด
| ชนิดองค์ประกอบ | ความยืดหยุ่นเชิงเส้น (ไอโซทรอปิก) | ความยืดหยุ่นเชิงเส้น (ออร์โธทรอปิก/ลามิเนต) | ไฮเปอร์อีลาสติก | อีลาสโตพลาสติก | วิสโคอีลาสติก | ครีป | สมบัติทางความร้อน |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| โซลิดสามมิติ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| ความเค้นระนาบ / ความเครียดระนาบ / แกนสมมาตร | ○ | — | — | — | — | — | ○ |
| เชลล์ (ชั้นเดียว/ลามิเนต) | ○ | ○ | — | — | — | — | — |
| คาน / ทรัส | ○ | — | — | — | — | — | — |
| อินเทอร์เฟซ | — | — | — | — | — | — | ○ |
(สัญลักษณ์: ○ ใช้ได้ / — ไม่รองรับ) สำหรับองค์ประกอบอินเทอร์เฟซ ให้กำหนดสมบัติทางความร้อนสำหรับการถ่ายเทความร้อนผ่านช่องว่างและการแผ่รังสีด้วย !SECTION
การนิยามวัสดุมี 2 เส้นทาง ในข้อมูลเมช !SECTION เชื่อมโยงกลุ่มองค์ประกอบกับชื่อวัสดุ และ !MATERIAL กับ !ITEM ใช้กำหนดสมบัติวัสดุ ในข้อมูลควบคุมการวิเคราะห์ ให้กำหนดแบบจำลองวัสดุโดยวาง !ELASTIC, !HYPERELASTIC, !PLASTIC และคีย์เวิร์ดอื่น ๆ ภายในบล็อก !MATERIAL หากกำหนด !MATERIAL ในข้อมูลควบคุมการวิเคราะห์ นิยามนั้นจะถูกใช้แทนนิยามวัสดุชื่อเดียวกันในข้อมูลเมช สำหรับรายละเอียด !SECTION และ !MATERIAL ฝั่งข้อมูลเมช ให้ดู !SECTION (ข้อมูลเมช) และ !MATERIAL (ข้อมูลเมช) ส่วนบล็อกวัสดุฝั่งข้อมูลควบคุมการวิเคราะห์ให้ดู !MATERIAL (ข้อมูลควบคุมการวิเคราะห์)
การเลือกแบบจำลองวัสดุ¶
เมื่อเลือกแบบจำลองวัสดุ ให้พิจารณาก่อนว่าความยืดหยุ่นเชิงเส้นเพียงพอหรือไม่ ใช้ความยืดหยุ่นเชิงเส้นเมื่อการเสียรูปมีขนาดเล็ก ความเค้นไม่เกินจุดคราก และไม่ต้องพิจารณาการคลายตัวตามเวลาหรือครีป เลือกไฮเปอร์อีลาสติกสำหรับการตอบสนองยืดหยุ่นที่มีการเสียรูปมาก เลือกอีลาสโตพลาสติกสำหรับความเครียดพลาสติกหลังการคราก เลือกวิสโคอีลาสติกสำหรับวัสดุที่มีเวลาคลายตัว และเลือกครีปสำหรับการเสียรูปที่ดำเนินต่อภายใต้การคงภาระระยะยาว
| ลักษณะปัญหา | แบบจำลองวัสดุที่เป็นตัวเลือก | แนวทางตัดสิน |
|---|---|---|
| การเสียรูปน้อยและความเค้นกับความเครียดสัมพันธ์เชิงเส้น | ความยืดหยุ่นเชิงเส้น | เมื่อสามารถอธิบายได้ด้วยมอดูลัสของ Young และอัตราส่วน Poisson |
| คืนรูปเดิมหลังปลดภาระแม้มีการเสียรูปมาก | ไฮเปอร์อีลาสติก | วัสดุคล้ายยาง หรือกรณีที่ต้องใช้ศักย์ยืดหยุ่นไม่เชิงเส้น |
| มีความเครียดถาวรหลังเกินจุดคราก | อีลาสโตพลาสติก | เมื่อจำเป็นต้องเลือกฟังก์ชันครากและกฎการแข็งตัว |
| เกิดการคลายความเค้นหรือการตอบสนองล่าช้าระหว่างคงภาระ | วิสโคอีลาสติก | เมื่ออธิบายได้ด้วยสัมประสิทธิ์การคลายตัวและเวลาคลายตัว |
| ความเครียดสะสมภายใต้ภาระระยะยาว | ครีป | เมื่อประมาณได้ด้วยกฎ Norton |
| แบบจำลองที่มีอยู่ไม่สามารถอธิบายได้ | วัสดุที่ผู้ใช้กำหนด | เมื่อพัฒนากฎองค์ประกอบในซับรูทีนภายนอก |
เมื่อพิจารณาการขึ้นกับอุณหภูมิ ให้ตรวจสอบการรองรับของแต่ละแบบจำลองวัสดุ ความยืดหยุ่นเชิงเส้น ครีป และสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนรองรับตารางที่ขึ้นกับอุณหภูมิ สำหรับวิสโคอีลาสติก จะใช้การเลื่อนอุณหภูมิด้วย !TRS แทนการอินเตอร์โพเลตสัมประสิทธิ์ Prony ตามอุณหภูมิ สำหรับอีลาสโตพลาสติก สามารถใช้ตารางขึ้นกับอุณหภูมิเมื่อใช้การแข็งตัวหลายเส้นกับการคราก Mises ส่วน Mohr-Coulomb และ Drucker-Prager ไม่รองรับการขึ้นกับอุณหภูมิ
เมื่อต้องจัดการแอนไอโซทรอปีหรือลามิเนต ต้องพิจารณาชนิดองค์ประกอบด้วย องค์ประกอบโซลิดรองรับความยืดหยุ่นเชิงเส้นแบบออร์โธทรอปิก องค์ประกอบเชลล์รองรับวัสดุไอโซทรอปิกชั้นเดียว แอนไอโซทรอปิกชั้นเดียว ไอโซทรอปิกลามิเนต และแอนไอโซทรอปิกลามิเนตภายในขอบเขตของความยืดหยุ่นเชิงเส้น ไม่สามารถใช้แบบจำลองวัสดุไม่เชิงเส้นกับองค์ประกอบเชลล์ได้
สำหรับวัสดุที่เกือบไม่อัดตัว อย่ากำหนดอัตราส่วน Poisson เป็น 0.5 FrontISTR ไม่รองรับการกำหนดวัสดุที่ไม่อัดตัวอย่างสมบูรณ์ ในปัญหาการเสียรูปมากที่ผลของความไม่อัดตัวมีความสำคัญ การเลือกสูตรองค์ประกอบก็สำคัญเช่นกัน จึงควรตรวจสอบตัวเลือกสูตรคำนวณใน ไลบรารีองค์ประกอบ ร่วมด้วย
ความยืดหยุ่นเชิงเส้น¶
ความยืดหยุ่นเชิงเส้นเป็นแบบจำลองวัสดุพื้นฐานที่สุดในการวิเคราะห์โครงสร้างของ FrontISTR การวิเคราะห์สถิตเชิงเส้น การวิเคราะห์โมดัล และการวิเคราะห์พลวัตเชิงเส้นใช้ความยืดหยุ่นเชิงเส้น แม้เมื่อใช้อีลาสโตพลาสติก วิสโคอีลาสติก หรือครีป ก็ต้องกำหนดความยืดหยุ่นเชิงเส้นในวัสดุเดียวกันสำหรับส่วนยืดหยุ่น → ดูรายละเอียดที่ !ELASTIC
สำหรับความยืดหยุ่นเชิงเส้นแบบไอโซทรอปิก ให้กำหนดมอดูลัสของ Young และอัตราส่วน Poisson หากต้องการการขึ้นกับอุณหภูมิ สามารถกำหนดมอดูลัสของ Young และอัตราส่วน Poisson เป็นตารางฟังก์ชันของอุณหภูมิได้ สำหรับออร์โธทรอปี ให้กำหนดค่าคงที่อิสระรวม 9 ค่า ได้แก่ มอดูลัสของ Young ใน 3 ทิศทาง อัตราส่วน Poisson 3 ค่า และมอดูลัสเฉือน 3 ค่า เนื่องจากออร์โธทรอปีต้องใช้ระบบพิกัดวัสดุ จึงต้องกำหนดระบบพิกัดเฉพาะที่ใน !SECTION ที่เกี่ยวข้อง
เมื่อกำหนดความยืดหยุ่นเชิงเส้นในข้อมูลเมช ให้ใช้ !SECTION ร่วมกับ !MATERIAL ตัวอย่างต่อไปนี้กำหนดวัสดุ M1 ให้กลุ่มองค์ประกอบโซลิด ALL โดย ITEM=1 กำหนดมอดูลัสของ Young และอัตราส่วน Poisson, ITEM=2 กำหนดความหนาแน่นมวล และ ITEM=3 กำหนดสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น
!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
สำหรับองค์ประกอบเชลล์ สามารถกำหนดทั้งชั้นเดียวและลามิเนตภายในความยืดหยุ่นเชิงเส้น ใช้ SUBITEM=4 สำหรับวัสดุไอโซทรอปิกชั้นเดียว และ SUBITEM=9 สำหรับวัสดุแอนไอโซทรอปิกชั้นเดียว สำหรับลามิเนต ให้วางค่าคงที่วัสดุและน้ำหนักชั้นของทุกชั้นไว้ใน !ITEM เดียวกัน น้ำหนักชั้นจะถูกทำให้เป็นบรรทัดฐานด้วยผลรวมและใช้เป็นน้ำหนักการอินทิเกรตตามความหนา ความหนาทางกายภาพของเชลล์ทั้งหมดกำหนดด้วยความหนาใน !SECTION, TYPE=SHELL
ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างเชลล์ชั้นเดียวที่ใช้วัสดุไอโซทรอปิก
ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างเชลล์ลามิเนตสองชั้นที่ใช้วัสดุไอโซทรอปิก
ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างเชลล์ชั้นเดียวที่ใช้วัสดุแอนไอโซทรอปิก โดยระบุมุมแอนไอโซทรอปีเป็นหน่วยองศา
!MATERIAL, NAME=M1, ITEM=1
!ITEM=1, SUBITEM=9
1, 28600., 0.15, 32.3, 28600., 12434., 12434., 12434., 0.0
ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างเชลล์ลามิเนตสองชั้นที่ใช้วัสดุแอนไอโซทรอปิก
!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
ไฮเปอร์อีลาสติก¶
ไฮเปอร์อีลาสติกเป็นแบบจำลองวัสดุยืดหยุ่นไม่เชิงเส้นที่นิยามความเค้นจากฟังก์ชันพลังงานความเครียด ใช้กับวัสดุคล้ายยางที่แม้เสียรูปมากก็กลับสู่รูปร่างเดิมหลังปลดภาระ ในอินพุต ให้กำหนด !HYPERELASTIC ภายในบล็อก !MATERIAL → ดูรายละเอียดที่ !HYPERELASTIC
FrontISTR รองรับแบบจำลองไฮเปอร์อีลาสติกต่อไปนี้ ไม่รองรับแบบจำลอง OGDEN
| แบบจำลอง | ชนิดในอินพุต | สัมประสิทธิ์หลัก | ลักษณะ |
|---|---|---|---|
| Neo-Hookean | NEOHOOKE | \(C_{10}\), \(D\) | แบบจำลองไฮเปอร์อีลาสติกไอโซทรอปิกอย่างง่ายที่สอดคล้องกับ \(C_{01}=0\) ใน Mooney-Rivlin |
| Mooney-Rivlin | MOONEY-RIVLIN | \(C_{10}\), \(C_{01}\), \(D\) | แบบจำลองไฮเปอร์อีลาสติกไอโซทรอปิกที่ใช้ reduced invariant สองค่า |
| Arruda-Boyce | ARRUDA-BOYCE | \(\mu\), \(\lambda_m\), \(D\) | แบบจำลองวัสดุคล้ายยางที่อิงโครงข่ายสายโซ่โมเลกุล |
| Mooney-Rivlin แอนไอโซทรอปิก | MOONEY-RIVLIN-ANISO | อินพุตอ่านสัมประสิทธิ์ 10 ค่า แต่กฎองค์ประกอบปัจจุบันใช้ 5 ค่าแรก | แบบจำลองที่แสดงการตอบสนองไฮเปอร์อีลาสติกแบบแอนไอโซทรอปิก เช่น ทิศทางเส้นใย |
| ไฮเปอร์อีลาสติกที่ผู้ใช้กำหนด | USER | ค่าคงที่ของผู้ใช้ | แบบจำลองที่พัฒนากฎองค์ประกอบไฮเปอร์อีลาสติกในซับรูทีนภายนอก |
ในไฮเปอร์อีลาสติก ใช้สัมประสิทธิ์ \(D\) ที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนปริมาตรเพื่อแทนความสามารถในการอัด ไม่รองรับวัสดุที่ไม่อัดตัวอย่างสมบูรณ์ จึงไม่ควรใช้การกำหนดที่เทียบเท่าอัตราส่วน Poisson \(\nu=0.5\) สำหรับวัสดุที่เกือบไม่อัดตัว จำเป็นต้องเลือกทั้งสัมประสิทธิ์ของแบบจำลองไฮเปอร์อีลาสติกและสูตรองค์ประกอบที่ใช้
โดยค่าเริ่มต้น ไฮเปอร์อีลาสติกถูกจัดการภายใต้กรอบ Total Lagrange ดูนิยามฟังก์ชันพลังงานความเครียด ความเค้น และความแข็งสัมผัสที่ ไฮเปอร์อีลาสติก (ทฤษฎี)
อีลาสโตพลาสติก¶
อีลาสโตพลาสติกเป็นแบบจำลองวัสดุที่แบ่งช่วงยืดหยุ่นและช่วงพลาสติกด้วยฟังก์ชันคราก และแสดงการตอบสนองหลังครากด้วยกฎการแข็งตัว ในอินพุต ให้ใช้ !ELASTIC และ !PLASTIC ร่วมกันภายในบล็อก !MATERIAL เดียวกัน → ดูรายละเอียดที่ !PLASTIC
ใน FrontISTR แบบจำลองอีลาสโตพลาสติกกำหนดโดยผสมผสานฟังก์ชันครากกับกฎการแข็งตัว ขอบเขตที่รองรับมีดังนี้
| ฟังก์ชันคราก | ชนิดในอินพุต | กฎการแข็งตัวที่รองรับ | การใช้งานหลัก |
|---|---|---|---|
| Mises | MISES | BILINEAR, MULTILINEAR, SWIFT, RAMBERG-OSGOOD, KINEMATIC, COMBINED | การครากแบบไอโซทรอปิก เช่น ในโลหะ |
| Mohr-Coulomb | MOHR-COULOMB | BILINEAR, MULTILINEAR | วัสดุดินและหินที่อธิบายด้วยมุมเสียดทานและแรงยึดเหนี่ยว |
| Drucker-Prager | DRUCKER-PRAGER | BILINEAR, MULTILINEAR | การครากที่ขึ้นกับความดันซึ่งประมาณ Mohr-Coulomb อย่างเรียบ |
| การครากที่ผู้ใช้กำหนด | USER | ผู้ใช้กำหนด | เมื่อพัฒนาความแข็งสัมผัสและการแม็ปกลับ (return mapping) ในซับรูทีนภายนอก |
การแข็งตัวหลายเส้นร่วมกับการคราก Mises รองรับตารางขึ้นกับอุณหภูมิ ส่วนการแข็งตัวสองเส้น การแข็งตัว Swift การแข็งตัว Ramberg-Osgood การแข็งตัวแบบคิเนมาติก และการแข็งตัวแบบผสมร่วมกับการคราก Mises จะประเมินเป็นสมการค่าคงที่ Mohr-Coulomb และ Drucker-Prager ไม่รองรับการขึ้นกับอุณหภูมิ เมื่อใช้การแข็งตัวหลายเส้น ต้องป้อนข้อมูลให้ความเครียดพลาสติกไม่เป็นลบ และความเครียดพลาสติกค่าแรกเป็น 0
องค์ประกอบเชลล์ ความเค้นระนาบ ความเครียดระนาบ และแกนสมมาตรไม่รองรับอีลาสโตพลาสติก หากใช้วัสดุอีลาสโตพลาสติก ให้ใช้องค์ประกอบโซลิดต่อเนื่องสามมิติ
โดยค่าเริ่มต้น อีลาสโตพลาสติกถูกจัดการภายใต้กรอบ Updated Lagrange หากกำหนด INFINITESIMAL ให้กับ !PLASTIC จะถือเป็นกฎองค์ประกอบสำหรับการเสียรูปน้อย การอัปเดตความเค้นใช้อินทิเกรตตามการแม็ปกลับ สำหรับรายละเอียดอัลกอริทึม ให้ดู อีลาสโตพลาสติก (ทฤษฎี)
วิสโคอีลาสติก¶
วิสโคอีลาสติกเป็นแบบจำลองวัสดุที่เพิ่มการคลายตัวตามเวลาให้กับการตอบสนองยืดหยุ่น FrontISTR รับแบบจำลอง Maxwell แบบทั่วไปในรูปอนุกรม Prony ให้กำหนด !ELASTIC และ !VISCOELASTIC ภายในบล็อก !MATERIAL เดียวกัน → ดูรายละเอียดที่ !VISCOELASTIC
สำหรับอนุกรม Prony ให้กำหนดคู่ของสัมประสิทธิ์การคลายตัวและเวลาคลายตัวหลายบรรทัด ไม่สามารถกำหนดเวลาคลายตัวเป็น 0 ได้ หากพิจารณาการขึ้นกับอุณหภูมิ ให้วาง !TRS หลัง !VISCOELASTIC และกำหนดตัวประกอบการเลื่อนอุณหภูมิ → ดูรายละเอียดที่ !TRS
การเลื่อนอุณหภูมิรองรับแบบ WLF และ Arrhenius ซึ่งทั้งสองแบบกำหนดตัวประกอบการเลื่อน \(A\) เป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิการวิเคราะห์ \(\theta\) และอุณหภูมิอ้างอิง \(\theta_0\) ในอินพุต ทั้งสองแบบให้ค่าคงที่วัสดุ 2 ค่า (C1, C2) และอุณหภูมิอ้างอิง แต่ความหมายต่างกันตามแบบจำลองการเลื่อนที่เลือก (แบบ WLF ใช้สัมประสิทธิ์ 2 ค่าของสมการ Williams-Landel-Ferry ส่วนแบบ Arrhenius ใช้สัมประสิทธิ์ 2 ค่าที่เกี่ยวข้องกับพลังงานก่อกัมมันต์) สำหรับรูปฟังก์ชันโดยละเอียดและการหาตัวประกอบการเลื่อน ให้ดูคู่มือทฤษฎี วิสโคอีลาสติก
ครีป¶
ครีปเป็นแบบจำลองวัสดุสำหรับปรากฏการณ์ที่ความเครียดดำเนินเพิ่มขึ้นตามเวลาภายใต้ภาระคงที่หรือความเค้นคงที่ !CREEP ของ FrontISTR รองรับกฎ Norton ให้กำหนด !ELASTIC และ !CREEP ภายในบล็อก !MATERIAL เดียวกัน → ดูรายละเอียดที่ !CREEP
ในกฎ Norton อัตราความเครียดครีปแสดงด้วยสมการกำลังของความเค้นสมมูล เวลา และค่าคงที่วัสดุ \(A\), \(n\), \(m\) (ดูรูปฟังก์ชันโดยละเอียดจากคู่มือทฤษฎี ครีป) ค่าคงที่วัสดุรองรับตารางขึ้นกับอุณหภูมิ จึงกำหนดค่าแยกตามอุณหภูมิได้
ไม่รองรับ TYPE=USER ของ !CREEP หากต้องพัฒนากฎองค์ประกอบเฉพาะที่รวมครีป ให้ใช้วัสดุที่ผู้ใช้กำหนด
สมบัติวัสดุสำหรับการวิเคราะห์การนำความร้อน¶
ในการวิเคราะห์การนำความร้อน ให้กำหนดความหนาแน่น ความร้อนจำเพาะ และการนำความร้อน แทนวัสดุยืดหยุ่นหรือพลาสติกสำหรับการวิเคราะห์โครงสร้าง สำหรับองค์ประกอบลิงก์ ระนาบ โซลิด และเชลล์ ให้ใช้ ITEM=1 ถึง 3 ของ !MATERIAL ฝั่งข้อมูลเมช สมบัติทางความร้อนสามารถกำหนดเป็นตารางขึ้นกับอุณหภูมิได้
ในตัวอย่างต่อไปนี้ กำหนดความหนาแน่น ความร้อนจำเพาะ และการนำความร้อนของวัสดุ M1 ให้ขึ้นกับอุณหภูมิ หลังจากใช้ SECTION กำหนดวัสดุ M1 ให้กลุ่มองค์ประกอบโซลิด ALL แล้ว ให้กำหนดความหนาแน่นใน ITEM=1 ความร้อนจำเพาะใน ITEM=2 และการนำความร้อนใน ITEM=3 ของ !MATERIAL โดยแต่ละค่าจับคู่กับอุณหภูมิ
!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.
สำหรับองค์ประกอบอินเทอร์เฟซ จะไม่ใช้ข้อมูลวัสดุ แต่กำหนดความกว้างช่องว่าง สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนผ่านช่องว่าง และสัมประสิทธิ์การแผ่รังสีในบรรทัดข้อมูลของ !SECTION, TYPE=INTERFACE
ในการวิเคราะห์การนำความร้อนขององค์ประกอบเชลล์ ให้กำหนดสมบัติทางความร้อนด้วยวัสดุ !MATERIAL เช่นเดียวกับองค์ประกอบโซลิด ส่วนความหนาเชลล์และจำนวนจุดอินทิเกรตตามความหนากำหนดฝั่ง !SECTION
ในการวิเคราะห์ความเค้นความร้อน ให้กำหนดสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นเพื่อคำนวณความเครียดความร้อนจากสนามอุณหภูมิ รองรับสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนแบบไอโซทรอปิกและออร์โธทรอปิก รวมถึงการขึ้นกับอุณหภูมิ → ดูรายละเอียดที่ !EXPANSION_COEFF หากต้องการกำหนดความหนาแน่นมวลที่ใช้ในการวิเคราะห์โครงสร้างหรือพลวัตฝั่งข้อมูลควบคุมการวิเคราะห์ ให้ดู !DENSITY ความหนาแน่นสำหรับการวิเคราะห์การนำความร้อนกำหนดด้วย !MATERIAL ITEM=1 ฝั่งข้อมูลเมชดังที่แสดงที่นี่
วัสดุที่ผู้ใช้กำหนด¶
วัสดุที่ผู้ใช้กำหนดเป็นช่องทางสำหรับพัฒนากฎองค์ประกอบที่ไม่สามารถแสดงด้วยแบบจำลองวัสดุในตัวของ FrontISTR ผ่านซับรูทีนภายนอก ในอินพุต !USER_MATERIAL กำหนดจำนวนตัวแปรสถานะและค่าคงที่ของผู้ใช้ → ดูรายละเอียดที่ !USER_MATERIAL
!USER_MATERIAL จะถูกจัดการโดยค่าเริ่มต้นเป็นกฎองค์ประกอบแบบ Updated Lagrange และเมื่อกำหนด KIRCHHOFF จะถูกจัดการเป็นแบบ Total Lagrange จำนวนตัวแปรสถานะกำหนดด้วย NSTATUS บรรทัดข้อมูลสามารถส่งค่าคงที่ของผู้ใช้ได้สูงสุด 100 ค่า ค่าคงที่และตัวแปรสถานะเหล่านี้ใช้เป็นตัวแปรภายในของกฎองค์ประกอบในซับรูทีนผู้ใช้
สำหรับ !USER_MATERIAL ให้พัฒนากฎองค์ประกอบหลักใน uMatlMatrix และ uUpdate โดย uMatlMatrix คืนค่าความแข็งสัมผัสของวัสดุ และ uUpdate อัปเดตความเค้นกับตัวแปรสถานะ สำหรับความยืดหยุ่นที่ผู้ใช้กำหนดภายใต้การเสียรูปน้อย ให้ใช้ !ELASTIC, TYPE=USER; สำหรับแบบจำลองไฮเปอร์อีลาสติกของผู้ใช้ ให้ใช้ !HYPERELASTIC, TYPE=USER และพัฒนาการตอบสนองยืดหยุ่นใน uElasticMatrix กับ uElasticUpdate หากใช้ฟังก์ชันครากที่ผู้ใช้กำหนด ให้ใช้ !PLASTIC, YIELD=USER และพัฒนาความแข็งสัมผัสอีลาสโตพลาสติกกับการแม็ปกลับ
หัวข้อที่เกี่ยวข้อง¶
- ชนิดการวิเคราะห์ — ชนิดการวิเคราะห์ที่สามารถใช้แบบจำลองวัสดุ
- ไลบรารีองค์ประกอบ — ชนิดองค์ประกอบและสูตรองค์ประกอบที่กำหนดวัสดุ
- กฎองค์ประกอบ (ทฤษฎี) — สมการองค์ประกอบและการอัปเดตความเค้นของแต่ละแบบจำลองวัสดุ
- !MATERIAL (ข้อมูลเมช) — ตารางสมบัติวัสดุฝั่งข้อมูลเมช
- !SECTION (ข้อมูลเมช) — การเชื่อมโยงกลุ่มองค์ประกอบกับชื่อวัสดุ
- !MATERIAL (ข้อมูลควบคุมการวิเคราะห์) — บล็อกวัสดุฝั่งข้อมูลควบคุมการวิเคราะห์
- !ELASTIC — วัสดุยืดหยุ่นเชิงเส้น
- !HYPERELASTIC — วัสดุไฮเปอร์อีลาสติก
- !PLASTIC — วัสดุอีลาสโตพลาสติก
- !VISCOELASTIC — วัสดุวิสโคอีลาสติก
- !TRS — การเลื่อนอุณหภูมิสำหรับวิสโคอีลาสติก
- !CREEP — วัสดุครีป
- !DENSITY — ความหนาแน่นมวลที่ใช้ในการวิเคราะห์โครงสร้างและพลวัต
- !EXPANSION_COEFF — สัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น
- !USER_MATERIAL — วัสดุที่ผู้ใช้กำหนด