Materialien für die Strukturanalyse

Beginnen wir mit dem Einfachsten und Offensichtlichsten: LS-DYNA kann Daten aus mechanischen APDL-Strukturmodellen verwenden. Die Daten aus den in der Abbildung gezeigten Bibliotheken können also in den Solver importiert werden. 

Diese Modelle werden jedoch entweder ideal elastische oder linear bzw. multilinear verfestigende Materialmodelle sein, ohne dass darin eine Dehnratenabhängigkeit berücksichtigt wird. 

Bei Materialien aus generischen Bibliotheken ist es immer wichtig, ihre Kompatibilität mit dem Solver und die Vollständigkeit der bereitgestellten Daten genau zu kennen. Das Material „Structural Steel“ aus der Bibliothek „Allgemeine Werkstoffe“, das standardmäßig als Material für die Struktursimulation zugewiesen ist, enthält zwar Daten wie Zugstreckgrenze und Zugfestigkeit, aber kein Modell des plastischen Fließens. Es arbeitet wie ein elastisches Material – allerdings mit der Möglichkeit, auch in thermischen Analysen eingesetzt werden zu können. 

Andererseits enthält die erweiterte Version dieses Materials „Structural Steel NL“ aus der Materialbibliothek „General Non-linear Materials“ bereits eine lineare isotrope Verfestigungskurve. Diese Information ist immer noch unzureichend für eine qualitativ hochwertige Berechnung des plastischen Fließens, aber sie reicht aus, um Spannungsspitzen oberhalb der Streckgrenze zu glätten. Interessanterweise enthält „Structural Steel NL“ keine Daten für die Anwendung mit dem thermischen Solver. Wenn Sie also eine gekoppelte Wärme- und Festigkeitsberechnung durchführen, müssen Sie die Informationen aus „Structural Steel NL“ und „Structural Steel“ kombinieren.

Unser Schulungskurs „110 % Ansys LS-DYNA“ bietet weitere Details zur Arbeit mit thermischen Materialeigenschaften.

Auch die Verwendung von Daten aus der Materialbibliothek „Hyperelastic Materials“ ist möglich, obwohl sie keine Daten zum dynamischen Materialverhalten enthält.

Materialien für explizite mechanische Analysen

Die ursprünglich für Autodyn/Explicit STR entwickelte Bibliothek „Explicit Materials“ ist ebenfalls in Engineering Data zu finden. Sie enthält mehrere hundert Materialmodelle.

Viele dieser Modelle können direkt mit LS-DYNA-Berechnungen verknüpft werden. Viele von ihnen erfordern jedoch immer noch eine manuelle Umwandlung und Konvertierung der Konstanten in ein von LS-DYNA verständliches Format. Bei der Anwendung gilt: Wenn sich die Liste der Modellparameter beim Ein- und Ausschalten der Schaltfläche „Filter Engineering Data“ nicht ändert, ist das Modell vollständig einsatzbereit für Workbench LS-DYNA.

Die Liste der unterstützten Modelle hat sich in der Version 2024 R2 erheblich erweitert. Ab dieser Version kann die Workbench LS-DYNA direkt Modelle verwenden, die solche EOS wie Ideal Gas und JWL enthalten (die meisten Hochexplosivstoffe von Autodyn).

Es ist zu beachten, dass Modelle wie EOS Puff, EOS Tillotson, EOS Lee-Tarve und orthotrope Materialien KEV-EPOXY derzeit nicht in LS-DYNA implementiert sind. Trotzdem haben Benutzer mehr als 200 Modelle zur Verfügung, deren Daten sie für Berechnungen verwenden können.

Wir empfehlen, stets sicherzustellen, dass die Materialmodelle der „Explicit Materials“-Bibliothek korrekt in das LS-DYNA-Format konvertiert werden.

Materialien für Verbundwerkstoffe

Ab 2024R1 stellt Ansys Materialparameter für LS-DYNA in der Composites-Materialdatenbank zur Verfügung. Hier finden Sie Materialparameter für die folgenden Materialmodelle:

• *MAT_ENHANCED_COMPOSITE_DAMAGE/*MAT_054-055 (Schalenelemente)
• *MAT_LAMINATED_COMPOSITE_FABRIC/*MAT_058 (Schalenelemente)
• *MAT_COMPOSITE_FAILURE/*MAT_059 (Schalen- und Volumenelemente)

Die Materialmodelle aus der Liste sind vollständig kompatibel mit Ansys Composite PrepPost. Sobald Composite PrepPost ein Modell für Workbench LS-DYNA vorbereiten kann, ist die Definition und Parametrisierung von komplexen Verbundwerkstoffen und Schichtaufbauten nicht mehr zeitaufwendig.

Zusammenfassung

Ansys Workbench bietet Zugriff auf mehrere hundert weit verbreitete Materialmodelle im Engineering Data System. Einige davon sind für LS-DYNA entwickelt, andere erfordern eine manuelle Umwandlung. Diese Daten ermöglichen es Ihnen, mittels Simulation erste Abschätzungen vorzunehmen und ein Proof of Concept durchzuführen, bevor umfangreiche Messungen der Materialeigenschaften erfolgen.