LS-DYNA单元失效关键字详解

点击此处查看 ✿水哥原创ANSYS视频教程清单 ✿

单元失效功能是为了克服有限元本身的缺陷而提出的一项方法，由于有限元本身是基于连续介质力学的，而在连续介质力学中，所研究的物体需要是连续的，既物质域在空间中连续。在这样的理论假设框架下，单元本身是不会消失的。然而在实际情况下，由于损伤断裂的存在，势必会使得一些单元消失或者完全的失效，所以为了能够模拟这种情况，DYNA 提供了单元失效功能。

破坏、失效、断裂，都是工程性的概念，它表示在达到某一准则后，结构、构件、或者构件中的某一部分，从结构中退出工作，不再影响整体结构的受力。从有限元概念上说，对上述机制的模拟，基本手段都是一样的，就是当满足某一指标（比如某个应变大小）后，将一个单元或者一个积分点的质量、刚度和应力、应变都设为零（或者非常接近于零），这样它在整体结构计算中就不再发挥作用，进而实现了退出工作机制的模拟。

故而，单元失效也即为ANSYS软件中的单元生死功能，单元失效并不是真的删除单元，而只是在后处理显示过程中，对已经所谓失效的单元进行了不显示处理。

在DYNA中，有部分材料有自己的失效定义，例如经常用于模拟钢筋的3号材料(关键字*MAT_PLASTIC_KINEMATIC)，可通过指定FS参数，也即有效塑性应变来让单元失效，再比如经常用于模拟混凝土的159号材料（CSCM,连续盖帽模型，关键字*MAT_CSCM_CONCRETE）可通过指定ERODE参数，也即通过材料损伤值以及最大主应变的值来让单元失效。

然而自带失效参数设置的材料本构总体来讲比较少，更多的时候单元失效是结合关键字*MAT_ADD_EROSION来实现的，下面就详细解释下这个关键字的内容。

MID: 失效材料编号

EXCL: 失效准则排除参数值，第一排和第二排失效准则的值只要取这个参数的值，则不会考虑。故而只考虑部分失效准则时，默认为0；考虑大部分失效准则时，应赋值

MXPRES: 最大静水压力，应取为正值，代表受压。所谓静水压力是三个主应力的平均值。本选项用于控制受压破坏

MNEPS: 最小主应变，也即第三主应变，为负值，控制受拉破坏

EFFEPS: 有效应变最大值,取正值；如果为负值，则代表最大有效塑性应变

VOLEPS: 最大体积应变，正值代表受拉，负值代表受压，是平均应变的三倍

NUMFIP: 单元失效删除前的积分点数目，注意壳单元时候的情况，默认为1

NCS：单元失效必须满足失效准则的个数，默认为1

MNPRES：与MXPRES相反，一般取负值，用于控制受拉破坏

SIGP1：第一主应力极限值，用以控制受压破坏

SIGVM ：失效等效应力，如果需要考虑等效应力与等效应变率之间的关系，可设置为负值，定义一个曲线来表达

MXEPS: 与MNEPS相反，一般取正值，控制受压破坏，取负值定义一条曲线表达有效应变率的影响

EPSSH:最大拉伸剪切应变

SIGTH：与有效作用时间有关的失效判断相关参数；

IMPULSE：与有效作用时间有关的失效判断相关参数；

FAILTM：与有效作用时间有关的失效判断相关参数。