ANSYS定义材料命令TBdata、TBpt、TBtemp傻傻分不清?此文帮你梳理梳理

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作为仿真重要的一步,材料的定义必不可少。ANSYS经典中定义材料的命令有很多,本文便从头到尾梳理一遍,方便大家更加全面了解ANSYS中材料定义的方法。
总的说来,材料定义主要分为两大类:材料线性部分与非线性部分。而不管是线性部分还是非线性部分,都与温度点有关,也即一个温度点对应一个材料,很多同学可能会有疑问,我们平时在定义材料的时候,为何没有定义温度,那是因为其实后台已经默认了一个温度值,通常为0度。
故而采用ANSYS定义材料时,只需把握三个要素:温度、线性与非线性。
一、线性部分的材料定义
材料部分定义的命令主要为MP、MPTEMP、MPDATA
这里大家只需记住一个结论:当材料属性与温度无关时,线性部分定义只需Mp命令;当材料属性与温度有关时,线性部分需要Mptemp、Mpdata命令。
Mptemp定义材料的温度点,MPdata则输入每个温度点所对应的材料属性对应的值,两个命令都有一个参数Sloc,这个参数的主要作用是决定数据点的起始位置,因为这个两个命令每次最多定义6个点,所以如果你的温度点超过了6个点,就需另起一行命令。
如下面案例,某材料的弹性模量与温度有关。
!定义7个温度点
/prep7
Mptemp,1,20,30,40,50
Mptemp,5,60,70,80   !Sloc=5,从第五点开始定义
!材料1弹性模量在7个温度点的数值
Mpdata,ex,1,1,1e3,2.2e3,5.5e3,6.2e3
Mpdata,ex,1,5,1e4,5.5e4,9.8e4
!材料1泊松比在7个温度点的数值
Mpdata,prxy,1,1,0.2,0.23,0.26,0.27
Mpdata,prxy,1,5,0.31,0.35,0.45
!材料2 密度在7个温度点的数值
Mpdata,dens,2,1,2100,2300,2500,2600
Mpdata,dens,2,5,2300,4200,5200
!绘制材料1弹性模量随温度的变化曲线
Mpplot,ex,1
!绘制材料2密度随温度的变化曲线
Mpplot,dens,2

ANSYS定义材料命令TBdata、TBpt、TBtemp傻傻分不清?此文帮你梳理梳理

ANSYS定义材料命令TBdata、TBpt、TBtemp傻傻分不清?此文帮你梳理梳理

从上面可见,其实Mpdata和MP命令完全一样,只是额外增加了一个表格数据起始点SLoc参数。
二、材料非线性部分的定义
前面MPMPdata命令只用于材料线性部分的定义,而如果要定义材料的弹塑性部分,则需要TBTBdataTBtempTBpt命令联合使用了。
非线性材料定义命令使用逻辑如下:
第一步:定义材料线性部分,例如本构曲线的第一点切线模量、泊松比、密度,使用Mp或者Mpdata命令;
第二步:使用TB命令声明材料非线性部分采用的屈服准则或者本构曲线类型,例如MisoMkinBiso等;
第三步:使用TBdataTBPT命令定义具体的本构曲线应力应变或者材料参数数值。
TB可定义的类型较多,例如MKINMISOBISO等,每一种类型需要输入的参数类型都不尽相同,具体可查看Help对每个类型输入参数的详细解释。
在这过程中,如果材料和温度有关,则必须首先使用TBtemp命令定义温度点,值得说明的是,使用Tbtemp定义温度点后,后续命令应紧接TBPT或者TBDATA命令,定义在这个温度点下具体的本构曲线或者材料参数。
TBdata有很多用途,从字面意思也很好理解,table+data,翻译为表格数据,在使用时,TB定义了具体的表格类型以及需要填充的数据类型,而Tbdata则根据TB定义的类型填充具体的数据内容。一般来讲,Tbdata使用范围要远远大于Tbpt。Tbpt一般专用于材料本构曲线的定义,也即输入应力应变点,一般每行TBPT命令只输入两个参数,也即应力-应变数值同时输入,故而在定义本构曲线的时候可能会有多个TBPT命令。
例如:
TB,concr,1     !定义混凝土破坏准则
!输入混凝土破坏准则的C1~C8参数
Tbdata,1,0.5,0.95,2.1,-1   
        Tbdata,5,0,0,0,0            
        由于参数C5~C8为0,所以上述命令即等效为常见的如下形式:
TB,concr,1
Tbdata,,0.5,0.95,2.1,-1
注意到TBdata这个命令也有一个Sloc参数,也即指定表格数据的起始点位置,不指定时,默认为1,很多同学想当然的认为他是材料编号导致材料定义常常出错。

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EX01: 定义某材料理想弹塑性模型,假定和温度有关:
!定义材料的线性部分
Mptemp,1,20,100,500,1000
Mpdata,ex,10,1,3.09e11,2.05e11,1.33e11,0.85e11
!声明材料类型为Bkin,材料编号为10,共4个温度点
Tb,bkin,10,4    
!分别输入每个温度点对应的材料数据
!第一个温度点
Tbtemp,20,1
Tbdata,1,345e6,3.09e10
!第二个温度点
Tbtemp,100,2
Tbdata,1,275e6,2.05e10
!第三个温度点
TBtemp,500,3
Tbdata,1,200e6,1.33e10
!第四个温度点
Tbtemp,1000,4
Tbdata,1,120e6,0.85e10
Tbplot

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EX02:定义某材料的MISO模型本构曲线

fck=26.8

Mp,ex,100,fck*0.19/0.0002

Mp,prxy,100,0.2

Mp,dens,100,2600e-12

!声明为弹塑性,具体为MISO类型

TB,PLAS,,,MISO

tbpt,,0.0002,fck*0.19
tbpt,,0.0004,fck*0.36
tbpt,,0.0006,fck*0.51
tbpt,,0.0008,fck*0.64
tbpt,,0.001,fck*0.75
tbpt,,0.0012,fck*0.84
tbpt,,0.0014,fck*0.91
tbpt,,0.0016,fck*0.96
tbpt,,0.0018,fck*0.99
tbpt,,0.002,fck
tbpt,,0.0033,fck

祝好
ANSYS结构院
2022.3.30

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