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碰撞安全仿真GISSMO損傷失效模擬

2020-04-13 20:13:05·  來源：車輛安全性能  
　
整車在碰撞過程中發(fā)生失效是很常見的，而材料失效是碰撞分析過程中面臨的挑戰(zhàn)之一。失效意味著結(jié)構(gòu)失去傳遞能量和吸收能量的能力。失效主要分為脆性斷裂和韌性斷
整車在碰撞過程中發(fā)生失效是很常見的，而材料失效是碰撞分析過程中面臨的挑戰(zhàn)之一。失效意味著結(jié)構(gòu)失去傳遞能量和吸收能量的能力。失效主要分為脆性斷裂和韌性斷裂，而判斷是脆性斷裂還是韌性斷裂主要是從宏觀特征來區(qū)分的，判斷依據(jù)就是在斷裂之前有沒有發(fā)生明顯的塑性變形，一般情況下塑性應(yīng)變＜0.2%則認為是脆性斷裂。如下圖1所示為車輛在碰撞過程中的失效圖片。       
 
圖1
在LS-dyna中已經(jīng)在很多材料模型中增加了失效或者破壞模型，我們最常見的有MAT_024號材料模型中可以添加應(yīng)變失效，MAT_081可以模擬在拉伸的時候失效而在壓縮的時候不失效，除此外*MAT_039，*MAT_104，*MAT_120，*MAT_153 等等都可以用來模擬失效。而不同的本構(gòu)模型計算結(jié)果是不可以相互映射的。
 
GISSMO失效一種累計損傷模式，可以理解為塑性變形的應(yīng)變，應(yīng)力基于增量法則進行累計，超出罰值意味損傷開始，只有損傷的積累到預定數(shù)量才開始失效，其原理就應(yīng)該是能量準則，按照能量積累定義失效，它可以和任何的材料本構(gòu)模型進行組合，適用于預測金屬材料在不同應(yīng)力狀態(tài)下的斷裂行為既可以應(yīng)用于沖壓成型分析中，又可以進行碰撞安全分析。
 
如圖2所示為幾種典型加載工況下采用MAT24、MAT81以及GISSMO來模擬的情況，其中GISSMO模型可以很好的模擬材料的失穩(wěn)、頸縮的現(xiàn)象，且更貼近試驗值。
 
圖 2
如圖3所示為沖壓分析中GISSMO模型損傷參數(shù)的確定。
 
圖 3
在LS-dyna中模擬GISSMO的關(guān)鍵字如圖4所示，其中LCSDG（失效應(yīng)變-應(yīng)力三軸度曲線）以及ECRIT（失穩(wěn)曲線）是GISSMO失效中最重要的曲線，是需要通過多組試驗來確定的， LCREGD是與網(wǎng)格正相關(guān)的參數(shù)，需要通過不同網(wǎng)格尺寸的模型來確定。
 
圖 4
通常確認LCSDG曲線可以通過如下圖5所示的樣件試驗來獲得。
   
 
圖 5
ECRIT曲線的確定：在材料拉伸曲線中，在樣件受力達到最大值時對應(yīng)的應(yīng)力及應(yīng)變，為材料的抗拉強度和抗拉應(yīng)變，超過抗拉應(yīng)變后，樣件本身會發(fā)生應(yīng)變局部集中的現(xiàn)象，所以ECRIT中可以按抗拉應(yīng)變的值來設(shè)置，不同三軸度對應(yīng)不同的抗拉應(yīng)變，就構(gòu)成了ECRIT曲線。
 
 
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