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LSDYNA泡沫材料总结宁博士CAE

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(LSDYNA泡沫材料总结由宁博士CAE团队总结,转载请说明出处)

聚合物泡沫材料是指以聚合物(塑料、橡胶、弹性体或天然高分子材料)为基础而其内部具有无数气泡的微孔材料,也可以视为以气体为填料的复合材料。典型的泡沫材料如聚氨酯(PU)泡沫、聚苯乙烯(PS)泡沫、聚烯烃泡沫、聚氯乙烯(PVC)泡沫、酚醛泡沫、环氧化物树脂泡沫等热塑性和热固性泡沫塑料、丁腈橡胶泡沫、热塑性弹性体泡沫及发泡淀粉、发泡植物纤维等天然高分子泡沫材料。

泡沫塑料作为塑料的一个种类,由塑料和均匀分散的气体组成,因此具有以下的特性。

(1)容重很低,可减轻包装重量,降低运输费用;

(2)具有优良的冲击、振动能量的吸收性,用于缓冲防震包装能大大减少产品的破损;

(3)对温、湿度的变化适应性强,能满足一般包装情况的要求;

(4)吸水率低、吸湿性小,化学稳定性好,本身不会对内装物产生腐蚀,且对酸、碱等化学药品有较强的耐受性;

(5)导热率低,可用于保温隔热包装,如冰淇淋杯、快餐容器及保温鱼箱等;

(6)成型加工方便,可以采用模压、挤出、注射等成型方法制成各种泡沫衬垫、泡沫块、片材等。容易进行二次成型加工,如泡沫板材经热成型可制成各种快餐容器等。另外,泡沫塑料块也可用粘合剂进行自身粘接或与其它材料粘接,制成各种缓冲衬垫等。

因此被广泛地应用作消音隔热、防冻保温、缓冲防震以及轻质结构材料,在交通运输、房屋建筑、包装、日常用品及国防军事工业中也得到广泛应用。

Lsdyna对于泡沫材料的模型多达17种,适用于不同的泡沫类型,主要包括:

一、*MAT_SOIL_AND_FOAM(*MAT_)

这是材料类型5。这是一个相对简单的材料模型,用于表示土壤、混凝土或可破碎泡沫。如果压力与体积应变行为中考虑了热效应,则可以定义一个表格

卸载曲线由vcr控制:实现两种不同的卸载。Vcr=1,加载卸载路径相同;Vcr=0,加载卸载路径不同;

二、*MAT_SOIL_AND_FOAM_FAILURE(*MAT_)

这是材料类型14。该模型的输入与“*MAT_SOIL_AND_FOAM(类型5)”的输入相同;但是,当压力达到拉伸破坏压力时,该单元失去承载张力的能力。仅当土壤和泡沫被限制在结构内或受到节点边界条件限制时,才应使用该模型。

三、*MAT_BLATZ-KO_FOAM(*MAT_)

这是材料类型38。该模型用于定义聚氨酯类橡胶泡沫。这是一个简单的单参数模型,泊松比固定为0.25

四、*MAT_CLOSED_CELL_FOAM(*MAT_)

这是材料类型53。这使得低密度闭孔聚氨酯泡沫的建模成为可能。它用于模拟汽车应用中的冲击限制器。将空气视为理想气体时,考虑了受限空气压力的影响。一般情况下,应力张量的非耦合分量是各向同性的

五、*MAT_LOW_DENSITY_FOAM(*MAT_)

这是57型材料,用于模拟高度可压缩的低密度泡沫。其主要应用于侧面碰撞假人(SD)的座垫和衬垫。此外,还可以定义张力截止故障。如果在标称应力应变特性中考虑了热效应,则可以定义一个表格。另请参见下面的注释

八、*MAT_LOW_DENSITY_VISCOUS_FOAM(*MAT_)

这是材料类型73,用于模拟具有高压缩性和速率敏感性的低密度聚氨酯泡沫,其特征是松弛曲线。其主要应用于座垫、侧面碰撞假人(SID)衬垫、保险杠和内部泡沫。或者,可以定义张力切断故障。此外,请参见下面的注释和材料57的说明:*MAT_LOW_DENSITY_FOAM

九、*MAT_BILKHU/DUBOIS_FOAM(*MAT_)

这是材料类型75。该模型用于模拟各向同性可压碎泡沫。使用单轴和三轴试验数据来描述其行为

十一、*MAT_TRANSVERSELY_ISOTROPIC_CRUSHABLE_FOAM(*MAT_)

这是材料类型。该模型适用于横观各向同性、可压碎、低密度且无明显泊松效应的挤压泡沫材料。该材料用于能量吸收结构,以增强低速(保险杠碰撞)和中高速(内部头部碰撞和行人安全)应用中的汽车安全性。这种泡沫的算法由Hirth、DuBois和Weimar提出,并由DuBois[]记录

十二、*MAT_PITZER_CRUSHABLE_FOAM(*MAT_)

这是材料类型。该模型用于模拟具有应变率效应的各向同性可压碎模板。必须使用单轴和三轴试验数据。对于弹性响应,泊松比设置为零

十三、*MAT_DESHPANDE_FLECK_FOAM(*MAT_)

这是固体单元的材质类型。该材料用于模拟泡沫铝,用作铝挤压件中的填充材料,以增强挤压件的能量吸收能力。这种能量吸收器用于车辆,以在碰撞过程中耗散能量。该模型由Reyes、Hopperstad、Berstad和Langseth[]开发,基于Deshpande和Fleck()的泡沫模型

十四、*MAT_MODIFIED_CRUSHABLE_FOAM(*MAT_)

这是型材料,专门用于模拟具有可选阻尼、张力切断和应变率效应的可压碎泡沫。卸载是完全弹性的。在张力截止值处,张力被视为弹性完美塑性

十五、*MAT_HILL_FOAM(*MAT_)

用途:这是型材料。这是一种基于希尔[]提出的应变能函数的高度可压缩泡沫;另见Storakers[]。考虑了泊松比效应

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