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CrachFEM材料失效模型

发布时间:2020-08-19

  1. 汽车碰撞通常伴随着断裂失效现象,通过有限元仿真分析可以在产品早期开发阶段发现并解决设计缺陷与不足,但现阶段碰撞仿真分析在材料断裂失效预测方面存在很大不足,迫切需要有效工具和方法来提高断裂失效预测能力。


CrachFEM是一款专注于材料力学性能表征与模拟的材料塑性与失效模型,基于系统化材料试验数据,通过用户自定义材料模型合理描述材料的弹塑性行为(各向同性/异性屈服轨迹、塑性硬化行为、应变率效应等)和断裂失效行为(局部颈缩失稳、剪切断裂、正向断裂等),可以与LS-DYNA, ABAQUS, PAM-Crash, RADIOSS等显式非线性求解器联合使用,预测材料在碰撞或冲压下的力学响应和断裂失效风险。


韧性断裂模拟以应变失效为准则,准确的弹塑性行为表征直接影响断裂预测的合理性。CrachFEM软件的GenYld模块可以有效表征材料弹塑性行为,比如某些材料在单轴拉伸、单轴压缩、剪切和等轴拉伸下的力学性能差异明显,可以通过GenYld模块提供的多种屈服准则和修正理论表征出材料的最佳屈服轨迹,包括von Mises, Hii 1948, Hill1990, Barlat 1996, Barlat-Lian, Barlat2000, Bron-Besson, Dell, Vegter等具备完整理论基础的屈服准则,同时CrachFEM提供独有的屈服轨迹修正方法来描述材料在压缩、剪切、等轴拉伸应力状态与单轴拉伸的力学性能差异性,包括拉压不对称修正、剪切弱化修正、等轴缩放修正等。材料塑性塑性硬化曲线一般需要基于理论公式进行外推,GenYld模块提供包括Swift, Ghosh, Hocket-Sherby, Voce, Hardening for polymers等硬化模型,也可以考虑动态应变率效应。

CrachFEM失效模型分为颈缩失稳引起的失效、韧性剪切断裂和韧性正向断裂。CrachFEM软件提供的Crach算法可以基于单轴拉伸试验进行FLC曲线预测。Crach算法可以预测材料在非线性应变路径加载下的颈缩失稳,非常适用于非线性碰撞仿真。单元从发生失稳到断裂失效的过渡中CrachFEM提供了PIS失稳变化模型,PIS模型不依赖于网格尺寸大小,对单元刚度进行合理弱化实现材料力学性能的弱化行为。

CrachFEM失效模型可以有效提高碰撞仿真精度,能够模拟各种金属材料、非金属材料、纤维增强塑料、碳纤维和玻璃材料的碰撞失效行为,非常小偏置正碰和侧面柱撞等恶劣工况的材料及连接失效预测。


        CrachFEM主要用户有:沃尔沃汽车、福特汽车、BMW、梅赛德斯-奔驰、捷豹路虎、奥迪、戴姆勒、Airbus、海斯坦普、本特勒、塔塔钢铁、蒂森克虏伯钢铁、博泽座椅、现代汽车、Autoliv、吉利汽车、东风日产、长安汽车、延锋安道拓座椅、广汽研究院、上汽通用五菱、长城汽车等。