Patran基础教程10-材料.pdf

S10-1 PAT301, Section 10, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation 第第 10部分部分 材料材料 S10-2 PAT301, Section 10, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation MATERIALS ●材料模型是具有各自特性并已命名的集合 ●材料可有多种本构模型 (e.g. Elastic, Plastic, and Creep等材料 特性，所有的这些特性都可以指定到一个材料名称中) ●通过Materials Selector,可以直接从 MSC.MVISION 材料数据 库中获得材料数据 ●材料可以定义为温度,应变,应变速率,时间,和频率的函数 S10-3 PAT301, Section 10, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation 创建材料属性创建材料属性 ●针对用户选择的分析程序,运用模板可以很方 便地定义材料属性 ●三种方法定义材料属性 ●Manual Input 手工输入 (例如： 在表格中输入E, , ) ●Materials Selector 材料选择器 (也就是从 MSC.Mvision 输入材料数据） ●Externally Defined 外部定义 (即只指定材料的名称, 通过对应求解器输入文件来输入数据) S10-4 PAT301, Section 10, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation 创建材料属性创建材料属性 (续续) 支持弹性结构材料模型支持弹性结构材料模型 ●Isotropic各向同性结构材料 (2 个弹性常数) ●2D Orthotropic两维正交各向异性材料 (6个弹性常数) ●3D Orthotropic三维正交各向异性材料 (9个弹性常数) ●2D Anisotropic两维各向异性材料 (6个弹性常数) ●3D Anisotropic三维各向异性材料 (21个弹性常数) ●Composite多种复合材料模型 Laminate Composite层合板 (有铺层顺序方式的 选择) Rule of Mixtures混合准则模型 五种 Halpin-Tsai 模型 Short Fiber (1-D and 2-D)短纤维复合材料 S10-5 PAT301, Section 10, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation 创建材料属性创建材料属性 (续续) 支持热材料属性支持热材料属性 Isotropic各向同性热材料 2D Orthotropic两维正交各向异性材料 3D Orthotropic三维正交各向异性材料 2D Anisotropic两维各向异性材料 3D Anisotropic三维各向异性材料 Composite多种复合材料模型(恒定温度) Laminate Composite层合板 Rule of Mixtures混合准则模型 五种 Halpin-Tsai 模型 Short Fiber (1-D and 2-D)短纤维复合材料 S10-6 PAT301, Section 10, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation 创建材料属性创建材料属性 (续续) ●变化的属性用场来定 义 ●Change Material Status 用来激活或不 激活本构模型 ●现有材料可作为模板 创建新的材料, 即利 用 session 文件或 模 板数据库 S10-7 PAT301, Section 10, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation 输入材料属性输入材料属性 ●首先,选择本构模型 ●Linear Elastic ●Nonlinear Elastic ●Creep ●属性数据框是根据分析程序和本构 模型来定制的 ●当数据输入栏允许使用场时, 就会 出现场的列表, 例如 Temperature Dep/Model Variable Fields S10-8 PAT301, Section 10, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation 激活激活 / 不激活不激活 材料模型材料模型 ●点击按钮获得图示 菜单框 ●已有的材料本构模型将显示在Active 或 Inactive 列表框中 ●从列表框中选中一个本构模型,它将 移动到另一个列表框中 (e.g. from Active to Inactive) ●只有激活的本构模型才会被 Patran 使用 S10-9 PAT301, Section 10, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation 实例实例: 各向同性材料模型各向同性材料模型 ●创建一个如下所示的用于Nastran的各向同性的材料数据集 合： ●使得Elastic Constitutive模式“Active” 并且使得 Elastoplastic constitutive 模式 “Inactive” E = 30 x 106psi = 0.30 y= 70000 psiHardening slope = 7000 psi S10-10 PAT301, Section 10, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation 1.指定材料名称 2.选择 Linear Elastic 作 为本构模型 3.输入弹性参数, Apply 实例实例: 各向同性材料模型各向同性材料模型(续续.) S10-11 PAT301, Section 10, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation 4.将本构模型改为 Elastoplastic 5.选择 Hardening Slope (定义应力-应变 曲线中的非线性部分), 输入数据并 Apply 6.从 Materials 菜单中, 选择 Change Material Status, 使Elastoplastic 本 构模型处于非激活状态,并 Apply 实例实例: 各向同性材料模型各向同性材料模型(续续.) S10-12 PAT301, Section 10, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation Y Z X 9 6 4 7 2 0 8 5 3 1 90 0 0 90 90 0 0 90  举例举例: 复合材料模型复合材料模型 ●用以下属性创建一个9层的复合材料 ●Nastran  来自 CQUAD4 xmaterial轴向, 例如 在xmaterialaxis  = 0 ●ABAQUS  来自 Patran中 全局坐标 X轴投影 到壳单元上, 或单元属性方向系统(CID) E11= 40e6E22= 1e612= 0.25 G12= G13= 0.6e6G23= 0.5e6 .01/.0125/.01/.0125/.01/.0125/.01/.0125/.01/ 0/90/0/90/0/90/0/90/0/ 基层材料 每层厚度 每层铺设角 (纵向) ,  S10-13 PAT301, Section 10, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation 1.创建每一层的材料 (2-D orthotropic) 2.输入 2-D orthotropic 材料特性数据 举例举例: 复合材料模型复合材料模型(续续) S10-14 PAT301, Section 10, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation 3.用每一层材料创建复合 材料 4.定义每一层材料的厚度和方向 举例举例: 复合材料模型复合材料模型(续续) S10-15 PAT301, Section 10, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation 举例举例: 复合材料模型复合材料模型(续续) 4.定义每一层材料的厚度和方向(续) S10-16 PAT301, Section 10, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation 举例举例: 复合材料模型复合材料模型(续续) 4.定义每一层材料的厚度和方向(续) S10-17 PAT301, Section 10, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation 举例举例: 复合材料模型复合材料模型(续续) 4.定义每一层材料的厚度和方向(续) S10-18 PAT301, Section 10, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation 外部定义材料外部定义材料 ●定义材料名称,材料属性由用户从 Patran的外部提供 (e.g. *.bdf file) ●材料名称可以是物理特征的描述 ●当用户不允许在MSC.Patran 中输入 材料数据时,只好从外部定义材料属性 S10-19 PAT301, Section 10, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation 材料选择器材料选择器/ MVISION 总述总述 ●Materials Selector 提供了直接从任意 MSC/MVISION 数 据库中获得材料数据的途径 ●MSC/MVISION 运用了关系数据库,其中材料数据以电子表 格的形式储存在里面 ●在 “Column Headers”中显示属性 ●“Query” 设置了材料数据分类标准 ●可以快速搜索材料属性 ●可自动将材料数据输出到求解器中,例如 MSC.Nastran, MSC.Marc, ABAQUS, 等 ●提供从数据库到求解器之间的单位转换 S10-20 PAT301, Section 10, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation MSC/MVISION 数据库数据库 ●MIL-HDBD-5基于军事手册,用于航天飞行器结构的金属材料和单元 ●MIL-HDBK-17基于军事手册,用于航天飞行器结构的塑料材料, Part1-增 Vehicles 强塑料 ●PMC-90来自UDRI 关于高级复合材料的工程数据 ●Producer Databanks 基于制造业数据表的塑料,金属,陶瓷,和复合材料 ●Materials Selector 基于1994版机械设计中的材料数据库选择器 Databank ●ASM structural Steels来自Batelle, ASM, 和 SAE钢手册中的结构钢数据 ●GE Plastics Databank 关于通用电气塑料和树脂的工程和设计数据 ●Fatigue Databank工程材料的典型疲劳数据集 ●Fiber Databank典型复合纤维实验数据集 ●Thermal Databank工程材料的典型热能数据集 ●Electromagnetic 材料的典型电磁数据集 S10。