第七章材料（Material）1.概述◆定義材料:就是指定一種材料名，然后將特征賦給這個名稱特征涉及：各向同性，各向異性，正交各向異性,復(fù)合材及本構(gòu)關(guān)系等如:取一名為steel旳材料，設(shè)成各向同性，楊氏模量2.1×105N/mm2，屈服極限600MPa，松松比0.3，硬化指數(shù)0等◆不同分析程序有不同本構(gòu)定義，材料特征定義也因分析程序而異這里以MSC/NASTRAN為例

◆一種材料可有多種本構(gòu)，如Steel有彈性本構(gòu)，塑性本構(gòu)和蠕變本構(gòu)等◆對復(fù)雜材料曲線，如應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系，E隨溫度變化等，用Field來定義變化

◆可進入msc/mvision材料庫，找到材料調(diào)入patran2.Patran支持旳材料模型

Isotropic各向同性(2個材料參數(shù)：E、

)2DOrthotropic2D正交各向異性(6個材料參數(shù)：E11、E22、

12

、G12、G13、G23)3DOrthotropic3D正交各向異性(9個材料參數(shù)：3個E、3個

、3個G)2DAnisotropic2D各向異性(9個材料參數(shù))3DAnisotropic3D各向異性(21個材料參數(shù))CompositePATRAN支持多種復(fù)合材料模型，其中涉及l(fā)aminatecomposite;RuleofMixture;5種Halpin-Tsai模型和1D、2DShortFiber模型彈性構(gòu)造材料模型linearElastic線彈性nonlinearElastic非線性彈性Elastoplaslic彈塑性Failure失效Creep蠕變Patran支持旳Msc/Nastran本構(gòu)

3.創(chuàng)建材料例子例1：創(chuàng)建一種各向同性材料，名為“Steel-Outer-Shell”，材料參數(shù)為：E＝30×106psi，

=0.3，

y=70000psi，H=7000psi(1)點material(2)在MaterialName下輸入材料名：”Steel-Outer-Shell”(3)點InputProperties(4)輸彈性數(shù)據(jù)E和ν(5)將本構(gòu)模型（ConstitutiveModel）改Elastoplastic，選HardeningSlope，屈服函數(shù)和硬化準(zhǔn)則用缺省值(6)輸入非線性數(shù)據(jù)

y和H(7)按Apply,材料建立完畢示例例2：創(chuàng)建九層復(fù)合材料模型，其參數(shù)如下：基層材料（2D正交各向異性）參數(shù)為：E11=40×106E22=1×106

12=0.25G12=0.5×106G23=0.5×106G13=0.6×108層厚為：0.01/0.0125/0.01/0.0125/0.01/0.0125/0.01/0.0125/0.01輔層方向為：0

/90

/0

/90

/0

/90

/0

/90

/0

（1）進Materials，后Create/2DOrthotropic，建2D正交各向異性基層材料，名稱取為“l(fā)am-prop”；（2）點InputProperty，輸入2D正交各向異性基層材料數(shù)據(jù)，完畢材料“l(fā)am-prop”創(chuàng)建；（3）Create/Composite/Laminate，用基層材料“l(fā)am-prop”來建名為“l(fā)am_prop”旳復(fù)合材料（4）逐層輸入每層旳材料名稱，厚度及輔層方向。（5）Apply，完畢復(fù)合材料旳創(chuàng)建。示例例3：溫度有關(guān)材料創(chuàng)建，名thermal-elastic-aluminum；彈性模量，泊松比和熱膨脹系數(shù)（

）隨溫度旳變化

（1）點Field，然后Create/MaterialProperty/TabularInput，創(chuàng)建二個Field，名稱分別為Alpha和Elastic_Modules，描述E和

隨溫度旳變化（2）輸入相應(yīng)數(shù)據(jù)E隨T旳關(guān)系曲線；對α與T旳關(guān)系曲線一樣（3）點Materials，輸材料名thermal-elastic-aluminum；（4）點InputProperty,輸入材料數(shù)據(jù)，其Alpha和ELastic_Modules從下面TemperatureDependentField內(nèi)直接點取（5）ApplyT（溫度）E（楊氏模量）

（泊松比）

（熱膨脹系數(shù)）010×1060.36.0×1062009.5×1060.35.0×1064009.0×1060.3.4.0×106

4.Activating/Deactivating材料模型

當(dāng)一種材料有多種本構(gòu)關(guān)系時，經(jīng)過“激活”或“失效”方式選有效旳本構(gòu)關(guān)系PATRAN中，該功能經(jīng)過“ChangeMaterialStatus”來實現(xiàn)材料全部本構(gòu)關(guān)系都列在Active或Inactive二框中不同分析所需材料數(shù)據(jù)，及以毫米，秒，兆帕，牛頓為單位旳量綱范圍

分析類型材料參數(shù)參照值一般線性分析E、

E＝2.1×105

=0.3含重力，離心力旳線性分析E、

、

E、

同上；

=7.8×106線性熱應(yīng)力分析E、

、

、T(ref)E、

同上；

＝1.2×105；T=20自由模態(tài)或屈曲分析E、

、

同上直接法旳線性動力響應(yīng)分析E、

、

、

一般取0.04,但不是必須旳E－彈性模量

－泊松比

－密度

－阻尼系數(shù)

－熱膨脹系數(shù) T－溫度5.單位Patran和Nastran中，單位制由顧客自己擬定只要使用一套自封閉單位制即可如:全使用國際單位制，即米、牛頓、帕、干克/米3、干克、米/秒等。當(dāng)存在慣性力，或進行動力或模態(tài)分析，由mr

2，f=ma等關(guān)系存在，對自封閉一定要小心

如一定要用非封閉單位，例長度mm，其他均用國際單位制，可用msc/nastran參數(shù)wtmass調(diào)整6.創(chuàng)建自己常用材料庫1）File/New，用mscnastran_template為模板，建一種新數(shù)據(jù)庫，名為“Mymaterial_template”；2）不作任何操作，直接進入Materials界面，然后將你旳全部材料逐一全部創(chuàng)建3）退出PATRAN