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碰撞安全仿真GISSMO损伤失效模拟

2020-04-13 20:13:05·  来源：车辆安全性能  
　
整车在碰撞过程中发生失效是很常见的，而材料失效是碰撞分析过程中面临的挑战之一。失效意味着结构失去传递能量和吸收能量的能力。失效主要分为脆性断裂和韧性断
整车在碰撞过程中发生失效是很常见的，而材料失效是碰撞分析过程中面临的挑战之一。失效意味着结构失去传递能量和吸收能量的能力。失效主要分为脆性断裂和韧性断裂，而判断是脆性断裂还是韧性断裂主要是从宏观特征来区分的，判断依据就是在断裂之前有没有发生明显的塑性变形，一般情况下塑性应变＜0.2%则认为是脆性断裂。如下图1所示为车辆在碰撞过程中的失效图片。       
 
图1
在LS-dyna中已经在很多材料模型中增加了失效或者破坏模型，我们最常见的有MAT_024号材料模型中可以添加应变失效，MAT_081可以模拟在拉伸的时候失效而在压缩的时候不失效，除此外*MAT_039，*MAT_104，*MAT_120，*MAT_153 等等都可以用来模拟失效。而不同的本构模型计算结果是不可以相互映射的。
 
GISSMO失效一种累计损伤模式，可以理解为塑性变形的应变，应力基于增量法则进行累计，超出罚值意味损伤开始，只有损伤的积累到预定数量才开始失效，其原理就应该是能量准则，按照能量积累定义失效，它可以和任何的材料本构模型进行组合，适用于预测金属材料在不同应力状态下的断裂行为既可以应用于冲压成型分析中，又可以进行碰撞安全分析。
 
如图2所示为几种典型加载工况下采用MAT24、MAT81以及GISSMO来模拟的情况，其中GISSMO模型可以很好的模拟材料的失稳、颈缩的现象，且更贴近试验值。
 
图 2
如图3所示为冲压分析中GISSMO模型损伤参数的确定。
 
图 3
在LS-dyna中模拟GISSMO的关键字如图4所示，其中LCSDG（失效应变-应力三轴度曲线）以及ECRIT（失稳曲线）是GISSMO失效中最重要的曲线，是需要通过多组试验来确定的， LCREGD是与网格正相关的参数，需要通过不同网格尺寸的模型来确定。
 
图 4
通常确认LCSDG曲线可以通过如下图5所示的样件试验来获得。
   
 
图 5
ECRIT曲线的确定：在材料拉伸曲线中，在样件受力达到最大值时对应的应力及应变，为材料的抗拉强度和抗拉应变，超过抗拉应变后，样件本身会发生应变局部集中的现象，所以ECRIT中可以按抗拉应变的值来设置，不同三轴度对应不同的抗拉应变，就构成了ECRIT曲线。
 
 
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