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Our J2-J3 based anisotropic yield function proposed in 2018 will be implemented in LS-DYNA


2019-01-05

 年前收到美国LS-DYNA的邮件,说要把我们在2018年提出的基于第二和第三应力不变量的各向异性屈服方程植入到LS-DYNA的材料本构模型库里面,LS-DYNA目前正在进行子程序的验证工作,希望能在子程序的验证过程中,我们能提供一些和他们的模拟做对比验证的例子。据说在2020年或以前的官方版本里能够应用我们的模型,初步定名为*MAT_LOU-YOON_ANISOTROPIC_PLASTICITY。再此过程中,我们也希望植入的模型能够与Swift、Voce,Ludwik,Swift-Voce,piecewise linear等硬化模型以及相关/非相关流动准则结合,以提高此本构模型在LS-DYNA软件中的柔性和应用范围,更加的用户友好,希望在少量增加LS-DYNA工作人员工作量的情况下,他们能够采纳我们的建议。

 

我们模型的主要优点有两个:1、精度可调:根据材料各向异性的强弱,可以在高精度要求和降低标定实验的花费这对矛盾中找到合理的平衡点;2、计算效率特别高:在三维应力状态下,与现有最流行的基于主应力的高次屈服方程,能减少60%左右的有限元计算时间,这一有点对于需要运行几百次模拟来标定材料参数的逆向工程方法等尤为重要。
 
DYNA程序由美国Lawrence Livermore国家实验室的John Hallquist编写,于1976年发布。之所以说DYNA神奇,是因为在现在我们所熟知的众多有限元软件中,都可以发现DYNA的踪迹:20世纪80年代,DYNA程序首先被法国ESI公司商品化,命名为PAMCRASH(ESI的明星产品),之后发展为PAM-STAMP;1980年,John Hallquist自己创建LSTC(Livermore Software Technology Corporation)公司,发行和扩展了DYNA程序的商业化版本LS-DYNA;于1983年成立于汽车城底特律的ETA公司与LSTC联合推出板成形模拟的专用软件DYNAFORM。因此,LS-DYNA系列也被公认为显示有限元程序的鼻祖(北航的李小强教授的ppt课件称DYNA程序的发布为里程碑)。
 
LS-DYNA最著名的就是她的对非线性问题的显式求解器,主要应用于材料成型以及高速冲击碰撞等准静态和动态问题的有限元模拟。现有的Ansys、DYNAFORM等众多有限元软件都可以使用LS-DYNA的显式求解器。虽然LS-DYNA前处理和后处理的界面确实不那么友好,只有少数高级玩家才能够掌握LS-DYNA很多很骚的操作,被称为有限元软件江湖里的逍遥派。
 
LS-DYNA现在有300个左右的材料模型,来描述液体、气体、固体(岩石、炸药、沙、土、橡胶、复合材料、纸、玻璃、金属等等)材料的力学性能,非常高兴我们的适用于金属的各向异性本构模型能被植入到LS-DYNA材料本构模型库中,尽管不是我们最得意的DF2012、DF2014、DF2016系列的预测金属塑性变形过程中损伤断裂的公式。
 
十分感谢北航李小强教授的PPT