材料模型分类简介-ANSYS14.0工程实例解析

在本节给用户介绍ANSYS进行结构分析时所用到的材料模型。结构分析的材料模型主要包括线弹性材料模型和非线性材料模型。

1.线性材料模型

（1）各向同性线弹性材料模型

定义路径如下：

GUI：单击Material Models Available→Structural→Linear→Elastic→Isotropic

（2）正交各向异性线弹性材料模型

定义路径如下：

GUI：单击Material Models Available→Structural→Linear→Elastic→Orthotropic

（3）各向异性线弹性材料模型

定义路径如下：

GUI：单击Material Models Available→Structural→Linear→Elastic→Anisotropic

2.非线性弹性材料模型

（1）超弹材料模型

GUI：单击Material Models Available→Structural→Nonlinear→Hyperelastic，弹出超弹材料模型列表，如图21-17所示。ANSYS提供了9种超弹材料材料模型和超弹材料曲线拟合功能。这9种超弹材料模型分别是Mooney-Rivlin模型，Ogden模型，Neo-Hookean模型，Polynomial Form模型，Arruda-Boyce模型，Gent模型，Yeoh模型，Blatz-Ko模型，Ogden模型。

（2）多线性弹性模型

GUI：单击Material Models Available→Structural→Nonlinear→Multilinear Elastic，弹出多线性弹性材料模型定义面板，如图21-19所示，在面板中可以输入多个应变（STRAIN）-应力（STRRESS）数据点。

图21-17 超弹材料模型列表

图21-18 多线性弹性材料模型定义面板

3.率无关材料模型

假设材料发生塑性应变是瞬时的，该类材料模型与时间变化没有关系。它主要包括以下四类材料模型。

（1）等向强化塑性模型

GUI：单击Material Models Available→Structural→Nonlinear→Inelastic→Rate Independent→Isotropic Hardending Plasticity。ANSYS提供了Mises Plasticity和Hill Plasticity弹塑性模型。每一种弹塑性模型包括双线性（Bilinear），多线性（Multilinear）和非线性（Nonlinear）模型。

（2）通用各向异性Hill塑性模型(www.xing528.com)

GUI：单击Material Models Available→Structural→Nonlinear→Inelastic→Rate Independent→Generalized Anisotropic Hill Potential

（3）随动强化塑性模型

GUI：单击Material Models Available→Structural→Nonlinear→Inelastic→Rate Independent→Kinematic Hardening Plasticity。ANSYS提供了Mises Plasticity和Hill Plasticity弹塑性模型。每一种弹塑性模型包括双线性（Bilinear），多线性（Multilinear）和非线性（Nonlinear）模型。

（4）混合强化塑性模型

GUI：单击Material Models Available→Structural→Nonlinear→Inelastic→Rate Independent→Combined Kinematic and Isotropic Hardening Plasticity。ANSYS提供了Mises Plasticity和Hill Plasticity弹塑性模型。每一种弹塑性模型包括联合使用Chaboche和双线性等向强化模型（Chaboche and Multilinear Isotropic），联合使用Chaboche和多线性等向强化模型（Chaboche and Multilinear Isotropic），联合使用Chaboche和非线性等向强化模型（Chaboche and Nonlinear Isotropic）。

4.率相关材料模型

（1）粘塑性模型

GUI：单击Material Models Available→Structural→Nonlinear→Inelastic→Rate Dependent→Visco-Plasticity。ANSYS提供了等向强化塑性模型，并且包括Mises Plasticity和Hill Plasticity两种塑性模型。每一种弹塑性模型包括双线性（Bilinear），多线性（Multilinear）和非线性（Nonlinear）模型。

（2）蠕变模型

GUI：单击Material Models Available→Structural→Nonlinear→Inelastic→Rate Dependent→Creep。ANSYS提供了曲线拟合（Curve Fitting）、仅考虑蠕变（Creep only）、带等向塑性强化模型的蠕变模型（With Isotropic Hardning Plasticity）、带随动塑性强化模型的蠕变模型（With Kinematic Hardning Plasticity）和带膨胀的蠕变模型（With Swelling）。

5.非金属塑性材料模型

（1）混凝土材料模型

GUI：单击Material Models Available→Structural→Nonlinear→Inelastic→Non-metal Plasticity→Concrete。

（2）D-P本构模型

GUI：单击Material Models Available→Structural→Nonlinear→Inelastic→Non-metal Plasticity→Drucker-Prager。

（3）失效准则

GUI：单击Material Models Available→Structural→Nonlinear→Inelastic→Non-metal Plasticity→Failure Criteria。

6.铸铁材料模型

GUI：单击Material Models Available→Structural→Nonlinear→Inelastic→Cast-Iron。ANSYS提供了三种可选用的铸铁材料模型：塑性泊松比模型（Plastic Poisson's Ratio），单轴压缩模型（Uniaxial Compression）和单轴拉伸模型（Uniaxial Tension）。

7.形状记忆合金模型

GUI：单击Material Models Available→Structural→Nonlinear→Inelastic→Shape Memory Alloy

8.粘弹性材料模型

GUI：单击Material Models Available→Structural→Nonlinear→Viscoelastic。ANSYS提供了曲线拟合（Curve Fitting）、麦克斯韦模型（Maxwell）和Prony模型。