LS-DYNA *MAT_ADD_EROSION_TITLE 关键字深度解析

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*MAT_ADD_EROSION_TITLE是 LS-DYNA 中用于定义材料失效（单元删除）和损伤演化的扩展关键字，支持 GISSMO（广义增量应力状态损伤模型）和 DIEM（损伤初始与演化模型）。以下结合官方文档内容，从参数定义、配置方法到工程应用进行全方位解析。

一、关键字功能概述

核心功能：

定义多种失效准则（如最大主应力、等效塑性应变、体积应变等）触发单元删除；
实现 GISSMO 或 DIEM 损伤模型，模拟材料从损伤起始到失效的全过程；
支持应力三轴度（η）和 Lode 角参数（L）依赖的失效预测。

适用场景：

金属韧性断裂（如汽车碰撞、板材冲压）；
复合材料分层或脆性失效；
多阶段成形-碰撞联合仿真（需IDAM<0 )

二、关键参数详解

Card 1 - 基础失效准则

参数	描述	默认值	工程意义
`MID`	材料ID	无	关联主材料模型（如 `*MAT_024`）。
`EXCL`	排除数值	0.0	若参数设为 `EXCL`，对应的失效准则将被忽略（如设为 `1234.0` 可屏蔽不相关条件）。
`MXPRES`	最大压力（压缩为正）触发失效（单位：MPa）	0.0	用于脆性材料（如混凝土压缩失效）。
`EFFEPS`	等效塑性应变失效阈值	0.0	负值时表示等效塑性应变驱动失效（常用金属材料）。
`NUMFIP`	触发单元删除的失效积分点数	1.0	`NUMFIP < -100：按绝对值减100的积分点失效数触发；NUMFIP < 0：按百分比触发。`
`NCS`	失效条件数（非损伤模型）或塑性应变检查步长（损伤模型）	1.0/0.0	GISSMO 中用于控制损伤计算频率（如 `NCS=0.0001` 在每次塑性应变增量时检查）。

Card 2 - 高级失效准则

参数	描述	示例值	说明
`SIGP1`	最大主应力失效阈值（单位：MPa）	500.0	若设为负值，表示此值为应变率相关曲线的ID。
`MXEPS`	最大主应变失效阈值	0.5	若设为负值，表示此值为应变率相关曲线的ID。
`IMPULSE`	Tuler-Butcher 应力冲量阈值（`∫(σ₁-σ_thre) dt ≥ IMPULSE` 时失效）	100.0	适用于动态冲击场景（如爆炸）。

Card 3 - 损伤模型参数

参数	描述	默认值	工程意义
`IDAM`	损伤模型标志：IDAM`=0`：无损伤模型；IDAM`=1`：启用 GISSMO；IDAM `<0`：启用 DIEM，绝对值表示准则数	0.0	`IDAM=-2表示启用两个 DIEM 准则。`
`DMGTYP`	损伤类型编码（`M + 10×N`）： `M=1` 耦合应力；`N=0` 等效塑性应变驱动	0.0	`DMGTYP=61表示 M=1（失效耦合）、N=6（体积塑性应变驱动，需 *MAT_187 支持）。`
`LCSDG`	损伤累积曲线ID（η-ε_f 曲线或 η-L-ε_f 表）	0.0	定义不同应力状态下的失效应变，需通过 `DEFINE_CURVE` 或 `DEFINE_TABLE` 输入。
`ECRIT`	临界塑性应变：<br> `>0`：固定值；<br> `<0`：曲线ID（η-ε_crit 或 η-L-ε_crit）	0.0	用于控制损伤起始点（如颈缩起始应变）。
`DMGEXP`	损伤非线性累积指数（n）	1.0	典型金属材料取 2.0，指数越高损伤越集中于高应变阶段。
`DCRIT`	损伤阈值（临界损伤值）	0.0	当损伤值`D`达到 `DCRIT` 时触发应力耦合，`D=1.0` 时删除单元。
`FADEXP`	应力衰减指数（控制损伤后的应力软化速率）	1.0	可设为负值以引用应变率相关曲线，如 `FADEXP=-1001`。
`LCREGD`	正则化曲线ID（定义失效应变随单元尺寸的缩放关系）	0.0	用于补偿网格依赖性，需与 `REFSZ` 配合使用。

Card 4 - 网格正则化参数

参数	描述	示例值	说明
`SIZFLG`	单元尺寸计算方式:SIZFLG `=0` 基于未变形体积；SIZFLG `=1` 基于实时边长（不推荐）	0	推荐默认值以保持计算稳定性。
`REFSZ`	参考单元尺寸（单位：mm）	1.0	用于正则化缩放基准，需与 `LCSRS` 配合使用。
`LCSRS`	失效应变随单元尺寸缩放的曲线ID	102	定义不同尺寸单元失效应变的缩放比例（如细网格放大，粗网格缩小）。

三、GISSMO 损伤模型配置

1. 基本流程

2. DMGTYP 编码示例

场景	DMGTYP 值	解释
等效塑性应变驱动损伤，触发失效	`1`	`M=1（耦合应力），N=0（EPS 驱动）。`
体积塑性应变驱动损伤（`*MAT_187`）	`61`	`M=1（失效），N=6（第6个历史变量为体积塑性应变）。`
仅累积损伤不删除单元	`0`	`M=0（不耦合），N=0（EPS 驱动，用于预损伤分析）。`

四、工程验证与调试

1. 单轴拉伸验证

目标：确认损伤累积曲线和失效位移与试验一致。
步骤：

定义单轴拉伸试样模型；
输出损伤变量（NAHSV=5，NEIPH=6）；
对比仿真与试验的力-位移曲线及断裂位置。

2. 网格依赖性检查

现象：细网格过早失效。
解决方案：

启用 LCSRS 缩放曲线；
标定不同单元尺寸的失效应变缩放比例。

3. 多轴加载验证（如缺口试样）

关键参数：LCSDG需覆盖 η 从 -0.33（压缩）到 0.67（等双轴）的范围；
输出：通过 ND+12（Lode 参数）验证三维应力状态的影响。

五、常见错误与解决

错误现象	原因	解决方案
单元未删除	`DCRIT过高或 DMGTYP 设置错误`	检查 `DMGTYP` 是否为 `M=1`，降低 `DCRIT` 至 0.7-1.0。
损伤累积与试验不符	`DMGEXP` 指数不匹配	调整 `DMGEXP`（金属常用 2.0，高强钢可能需 2.5）。
正则化无效	`LCSRS` 曲线未正确定义	检查曲线ID和数据范围，确保覆盖实际单元尺寸。

六、总结与最佳实践

参数标定优先级：

LCSDG 曲线：基于多应力状态试验数据；
DMGEXP：通过单轴拉伸优化非线性累积；
正则化参数：确保网格尺寸不影响失效预测。

操作口诀：

“损伤曲线覆盖全，三轴范围要周全；指数调参非线性，正则缩放保网格。”
“DMGTYP 两位码，M控失效 N选变量。”

示例配置文件片段：

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来源：檐苔

GISSMO模型中的应变率效应详解

一、应变率效应的物理本质(1) 微观机理层面：位错运动动力学：应变率增加→位错运动速度加快→需要更大应力克服短程障碍相变行为：某些材料（如TRIP钢）在高应变率下诱发马氏体相变绝热温升效应：高速变形导致热量积累→软化效应（需与硬化竞争）(2) 典型宏观表现：在动态加载条件下（如冲击、碰撞），材料的力学行为和失效模式会随着应变率的变化而改变。这种应变率效应主要体现在：屈服强度随应变率增加而提高失效应变通常随应变率增大而增大断裂模式可能从韧性断裂转变为脆性断裂二、LsDyna中*MAT_ADD_EROSION卡片中的应变率控制参数LCSRS LCSRS 用于表征应变率对失效应变(ε_f)的影响，通过缩放因子调整LCSDG曲线中的失效应变值。其数学表达式为：ε_f(η)：静态应力三轴度相关的失效应变(来自LCSDG定义的失效曲线)f(·)：由LCSRS曲线定义的应变率缩放函数三、LCSRS定义的应变率缩放曲线存在两种模式：模式1：线性应变率（默认）模式2：对数应变率（首值为负时触发）四、典型问题及解决方案五、最佳实践建议试验覆盖范围：至少覆盖3个数量级的应变率（如1.0e-3~1.0e3/s）关键应变率区间（如实际工况范围）需密集采样曲线平滑性：避免相邻数据点的缩放因子突变（建议斜率变化<30%）对数坐标下采用均匀分布的插值点模型验证：至少验证3种不同应变率下的仿真结果检查力-位移曲线、能量吸收和失效形貌的匹配度通过合理标定LCSRS参数，可显著提升GISSMO模型在动态载荷下的预测精度，尤其适用于碰撞、冲击等高速变形场景。未经作者同意，不得转载该文！！！来源：檐苔