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CrachFEM失效模型

MF GenYld + CrachFEM(以下简称CrachFEM)是一款用户自定义材料本构模型,能够与主流显式求解器,如LS-Dyna, PAM-Crash, Abaqus, Radioss等联合使用。作为一款全面的材料塑性和失效模型,CrachFEM不仅能够表征材料弹塑性变形,也可以描述材料在不同加载条件(应力状态)下的断裂失效,满足一个材料本构模型支持几乎所有类型材料的碰撞断裂失效模拟,如高强钢、热成形钢、软钢、挤压铝、冲压铝、铸铝、镁合金等金属材料以及聚合物塑料、玻纤增强塑料、碳纤维复合材料、玻璃等非金属材料,也能够结合精细化建模模拟同种/异种连接的碰撞失效行为,具备高精度的材料级、部件级、子系统级和整车级的正向断裂失效预测能力。

典型用户:吉利, 比亚迪, 长城, 奇瑞, 东风日产, 长安汽车, 广汽研究院, 上汽通用五菱, 江淮汽车, 理想汽车, 集度, 小米, 滴滴, 零跑, 宁德时代, 蜂巢动力,延锋国际, 海斯坦普等

MF GenYld 材料模型描述材料的弹塑性变形,能够模拟大多数材料的塑性行为。CrachFEM失效模型使用弹塑性计算获得的应力和应变信息分析各种韧性失效或脆性失效行为,能够通过后处理云图或单元瞬间删除评估断裂失效。

一个模型适合几乎所有材料:

现代结构和汽车由多材料组成,从成本、性能、环保等角度出发遵循合适的材料用在合适的部位。MF GenYld + CrachFEM可以实现一个模型适用于几乎所有材料,通过模块化定义可以结合材料属性进行灵活组合,应用相关广泛的材料类型有冷轧钢(软钢、高强钢、热成形钢)、高压或低压铸铝、挤压铝或挤压镁合金、聚合物塑料、纤维增强塑料、连续纤维铺层复材、编织纤维复材、胶合板、玻璃、陶瓷、3D打印金属材料等。

MF GenYld材料塑性模型:

高精度的断裂失效预测离不开准确的弹塑性模型,MF GenYld模型提供了多种塑性硬化准则,包括Swift, Ghosh, Hocket-Sherby等,支持多种各向同性和各向异性屈服准则,von Mises, Hill48, Hill90, Barlat89, Barlat2000, Dell2006, Vegter等。Anisotropic Hardening各向异性强化模型能够对屈服轨迹进行再修正,包括拉压不对称性修正、剪切弱化修正和等轴强化修正等,更加准确表征铸铝、挤压铝、聚合物塑料等材料的弹塑性力学行为。

CrachFEM材料失效模型:

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根据材料失效机理的差异,CrachFEM失效模型分为FLC颈缩失稳准则、正向断裂和剪切断裂准则、脆性应力失效准则四种类型。颈缩失稳主要用于壳单元,正向和剪切断裂支持壳单元和实体单元模拟。CrachFEM失效准则通过引入参数β(适用于正向断裂)和θ(适用于剪切断裂)描述不同应力状态下的失效应变,参数β与应力三轴度η和主应力比相关,参数θ与应力三轴度和剪应力比相关。在此基础上,用户通过少量典型应力状态的材料试验可以拟合和标定CrachFEM失效准则的变量参数,获得三维应力状态的断裂失效极限曲面,适用于壳单元和实体单元模拟。我们通常使用平面应力状态的断裂失效极限曲线,方便理解和交流。

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CrachFEM失效模型是一套经过工程验证的断裂失效准则,通过准确的材料模型和精细化建模保障碰撞仿真精度,不仅改善弹塑性变形模拟精度,也可以大幅提升材料断裂失效的预测置信度。CrachFEM失效模型覆盖了主流求解器的主要失效模型的所有功能,且使用了更加先进的算法功能提升失效预测精度,如Crach失稳计算、张量损伤累积、失效准则的各向异性和应变率相关性等等。CrachFEM失效准则以应变失效为主,近年来也新增了应力失效准则,根据复杂载荷应力状态判断材料失效,适用对象进一步扩展到玻璃等脆性材料和碳纤维复合材料的力学性能表征。


工程应用领域:

CrachFEM失效模型软件适用于汽车、汽车零部件、材料、3C产品、家电、航空航天等行业用户,开展断裂失效预测,通过高精度仿真驱动数字化研发,减少物理试验数量和研发成本,缩短产品研发周期。随着C-NCAP和C-IASI等碰撞测评标准的升级,整车安全开发面临解决各类结构和连接的断裂失效风险,大量热成形钢以及轻质新材料和工艺的应用使得整车碰撞频繁发生断裂破坏问题,需要加强碰撞仿真,尤其是断裂失效预测精度,以应对逐渐压缩的研发周期和车型开发成本。典型应用方向有:

1、以热成形钢为主的车身结构和焊点失效预测,尤其是小偏置碰撞、侧面碰撞和侧面柱撞等严苛工况

2、挤压铝、高强钢和塑料总成的结构和连接失效模拟

3、一体式薄壁铸铝的碰撞失效预测,兼顾铸造工艺对不同区域材料力学性能影响

4、小偏置碰撞底盘结构和连接的断裂失效预测,如转向节、控制臂、车轮等

5、低速碰撞外饰结构总成(塑料为主)的失效模拟

6、以安全气囊虚拟标定为目标的中低速碰撞工况高精度材料和建模

7、整车高速碰撞对标以支持约束系统开发(对标获得高精度碰撞模型)

8、支持虚拟测评的内饰塑料和连接的碰撞失效预测

9、以行人保护和车顶压溃为目标的玻璃建模和失效模拟

10、玻纤增强塑料和碳纤维复合材料的建模和失效模拟

11、焊点、SPR、FDS、焊缝等连接的精细化建模和碰撞失效模拟

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