[发明专利]一种基于Ls-Dyna187号材料卡的材料力学性能标定方法

说明书

本发明公开了一种基于Ls‑Dyna187号材料卡的材料力学性能标定方法，具体地说是设置特定试验工况矩阵，通过静态和动态试验获得材料在不同应力状态下的应力‑应变曲线，建立各工况的仿真标定模型，按照一定的仿真标定顺序，完成在不同工况下，仿真与试验曲线拟合度均达到90％以上的材料卡片，实现对塑料非金属材料断裂失效特性的准确仿真模拟。该标定方法增加了双向拉伸、剪切、压缩、拉伸工况下等效应变失效数值和不同应力三轴度下等效断裂失效系数等参数，明确了仿真标定阶段中，各工况的标定顺序和标定规则，可显著降低MAT187材料卡的标定难度，缩短材料卡标定周期，提升材料卡整体标定精度。

技术领域

本发明涉及一种基于Ls-Dyna187号材料卡的材料力学性能标定方法。

背景技术

近年来，伴随着汽车数量的不断增加，交通环境变得日益复杂，交通事故形式和事故中人员伤亡情况也在发生着变化。针对这些问题，C-NCAP法规在2018年增加了行人保护性能评价项，同时中国保险汽车安全指数(C-IASI)测试评价体系引入25％小偏置碰撞评价项。这些碰撞试验中存在大量塑料零件断裂失效情况，对于主机厂而言，如何获得各种塑料材料的准确断裂失效特性成为安全性能开发的重点和难点。以往材料的仿真中，一般使用Ls-Dyna24号材料卡，其中含有材料的准静态和不同应变速率下的高速拉伸应力-应变曲线，另外可增加一个固定的材料失效应变值。但应用这种方法，无法判别材料所属零件所处的应力状态，而材料在不同应力状态下的失效应变值不同，这就造成仿真中材料断裂失效时刻和断裂失效位置及形式与真实试验差异巨大。

发明内容

为了解决现有技术中CAE材料仿真标定方法中的上述问题，本发明提供了一种基于Ls-Dyna187号材料卡的材料力学性能标定方法，具体地说是设置特定试验工况矩阵，通过静态和动态试验获得材料在不同应力状态下的应力-应变曲线，应用LS-DYNA软件中MAT187号材料卡建立各工况的仿真标定模型，按照一定的仿真标定顺序，完成在不同工况下，仿真与试验曲线(含断裂失效段)拟合度均达到90％以上的材料卡片，实现对塑料非金属材料断裂失效特性的准确仿真模拟。该标定方法增加了双向拉伸、剪切、压缩、拉伸工况下等效应变失效数值和不同应力三轴度下等效断裂失效系数等参数。

本发明通过如下技术方案实现：

一种基于Ls-Dyna187号材料卡的材料力学性能标定方法，具体步骤如下：

第一步，样片级材料试验：

通过静态和高速拉伸设备，获得材料在不同工况下的应力-应变曲线；

第二步，材料卡片建立：

应用LS-DYNA软件，利用材料的性能参数及第一步测得的应力-应变曲线建立MAT187号材料卡片；

第三步，CAE仿真标定：

根据各试验工况建立CAE仿真标定模型，使用步骤二获得的初始MAT187材料卡片，同时添加与步骤一的试验相对应的仿真边界条件和控制卡片参数，形成初始标定模型，在该模型基础上，通过调整MAT187号材料卡片中各条输入曲线的缩放系数，按照顺序对各工况逐一进行仿真标定，直至在所有对标工况下，仿真与试验力-位移曲线COR拟合度达到90％以上；所述标定流程顺序按照先标定非断裂失效段，再标定断裂失效段两步。

进一步地，第一步所述的不同工况包括静、动态单向拉伸，静、动态双向拉伸，静、动态剪切，静、动态压缩及静、动态穿孔工况；每种工况的试验至少进行3-5组，从中选取颈缩失效位置和应力-应变曲线最接近的3组作为输入数据，并最终获得材料在各工况下的真应力-应变拟合曲线。

进一步地，第二步所述的材料的性能参数包括密度、弹性模量及泊松比。