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Abaqus 中粘弹性材料 Prony series 模型的参数输入 - Part 1

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本文简述了粘弹性材料的 Prony seires 模型,以及其在 Abaqus 中输入的方式及要点。

Prony series 模型

Prony series 是工程中较常使用的线性粘弹性材料本构模型,其松弛(Relaxation) 形式可以表达为

 

其中     为松弛时间,     为对应的松弛模量,     表示平衡模量。

Prony series 模型等价于 Generalized Maxwell 模型,即

 

其中    。

因此,常用的 Maxwell 模型     可以看作只有一项的 Prony series 方程。

Abaqus 中的 Prony series 参数

在方程(1)中,我们注意到     时,    。引入    ,方程(1) 可以写做

 

相似地,剪切模量方程     和压缩模量方程     可以写作

 
 

其中    ,    。因为一般粘弹性材料具有不可压缩性,我们可以假定    。

Abaqus 使用方程(3)形式的 Prony series 模型计算粘弹性材料。该方程中     和     由输入的弹性参数     和     计算得到,其余的参数 (    ,    ,    ) 即为所需输入的 Prony series 参数。

在 Abaqus 中使用 Maxwell 模型

下面我们来计算 Maxwell 模型 (    ) 在 Abaqus 中使用所需要的参数。首先假设材料的泊松比为    ,则输入的弹性参数即为     和    。Prony series 的参数我们有    。因为    ,所以    ,相似地,    。

另外这里有两点需要注意:

  1. Abaqus 无法计算       的材料,所以我们输入 Prony series 参数时可以取      ;

  2. 在输入弹性参数时, moduli time scale 选择 Instantaneous。

Reference

ABAQUS/Standard User's Manual, Version 6.9. Dassault Systèmes Simulia Corp, Providence, RI.

Barbero, E.J., 2013. Finite element analysis of composite materials using AbaqusTM. CRC press.

来源:复合材料力学仿真Composites FEM
MaxwellAbaqus材料
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首次发布时间:2024-11-03
最近编辑:1年前
Tansu
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