/MAT/LAW79 (JOHN_HOLM)

Blockフォーマットキーワード この材料則はセラミックスやガラスの様な脆性材料の挙動を記述します。インプリメンテーションは2次Johnson-Holmquistモデル:JH-2。

フォーマット

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/MAT/LAW79/mat_ID/unit_IDまたは/MAT/JOHN_HOLM/mat_ID/unit_ID
mat_title
ρ i ρ 0
G
a b m n
c ε ˙ 0 σ f max * Fcut
T HEL PHEL
D1 D2 IDEL ε p m a x
K1 K2 K3 β

定義

フィールド 内容 SI単位の例
mat_ID 材料識別子

(整数、最大10桁)

unit_ID Unit Identifier

(整数、最大10桁)

mat_title 材料のタイトル

(文字、最大100文字)

ρ i 初期密度。

(実数)

[ kg m 3 ]
ρ 0 E.O.S(状態方程式)で使用される基準密度

デフォルト = ρ 0 = ρ i (実数)

[ kg m 3 ]
G せん断係数

(実数)

[ Pa ]
a 無傷基準化強度定数 1

(実数)

b 破壊基準化強度定数 1

(実数)

m 破壊強度圧力指数 1

(実数)

n 無傷強度圧力指数 1

(実数)

c ひずみ速度係数。
=0(デフォルト)
ひずみ速度効果はなし

(実数)

ε ˙ 0 参照ひずみ速度

通常 = 1(実数)

[ 1 s ]
σ f max * 最大基準化破壊強度

デフォルト = 1030(実数)

Fcut ひずみ速度フィルタリングのカットオフ周波数。
= 0
ひずみ速度フィルタリングなし

(実数)

[Hz]
T 最大圧力引張強度

デフォルト = 1030(実数)

[ Pa ]
HEL Hugoniot弾性限界

(実数)

[ Pa ]
PHEL Hugoniot弾性限界における圧力

(実数)

[ Pa ]
D1 損傷定数 2

(実数)

D2 損傷指数 2

(実数)

IDEL 要素削除フラグ。
=0(デフォルト)
要素の削除なし。
= 1
P * + T * < 0 MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbbG8FasPYRqj0=yi0dXdbba9pGe9xq=JbbG8A8frFve9 Fve9Ff0dmeaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaacaWGqbWaaW baaSqabeaacaGGQaaaaOGaey4kaSIaamivamaaCaaaleqabaGaaiOk aaaakiabgYda8iaaicdaaaa@3C74@ の時に引張破壊。
= 2
臨界塑性ひずみが ε p > ε p max MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbbG8FasPYRqj0=yi0dXdbba9pGe9xq=JbbG8A8frFve9 Fve9Ff0dmeaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaacqaH1oqzda WgaaWcbaGaamiCaaqabaGccqGH+aGpcqaH1oqzdaqhaaWcbaGaamiC aaqaaiGac2gacaGGHbGaaiiEaaaaaaa@3FD3@ に達した時に破損。
= 3
D = 1 MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbbG8FasPYRqj0=yi0dXdbba9pGe9xq=JbbG8A8frFve9 Fve9Ff0dmeaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaacaWGebGaey ypa0JaaGymaaaa@38E6@ の時に破損。

(整数)

ε p m a x 要素が削除される臨界塑性ひずみ。

デフォルト = 1020(実数)

K1 体積弾性率。

(実数)

[ Pa ]
K2 圧力係数 3

(実数)

[ Pa ]
K3 圧力係数 3

(実数)

[ Pa ]
β 体積圧力係数 0 < β < 1

(実数)

入力の例

B4C [2] Al2O3 [1]
ρ 0 [ kg m 3 ] 2510 3700
G [GPA] 197 90
a 0.927 0.93
b 0.70 0.31
m 0.85 0.6
n 0.67 0.6
c 0.005 0
σ f max * 0.2 -
T [GPA] 0.26 0.2
HEL [GPA] 19.0 2.8
PHEL [GPA] 8.71 1.46
D1 0.001 0.005
D2 0.5 1
K1 [GPA] 233 131
K2 [GPA] -593 0
K3 [GPA] 2800 0
β 1 1

Example (AL2O3)

#RADIOSS STARTER
#---1----|----2----|----3----|----4----|----5----|----6----|----7----|----8----|----9----|---10----|
/UNIT/1
unit for mat
                   g                  mm                  ms
#---1----|----2----|----3----|----4----|----5----|----6----|----7----|----8----|----9----|---10----|
#-  2. MATERIALS:
#---1----|----2----|----3----|----4----|----5----|----6----|----7----|----8----|----9----|---10----|
/MAT/LAW79/1/1
Al2O3
#              RHO_I               RHO_0              
               .0037                   0                   
#                  G
               90160
#                  a                   b                   m                   n
                 .93                   0                   0                  .6
#                  c                EPS0          SIGMA_FMAX
                   0                .001               1E-30
#                  T                 HEL                PHEL
                 200                2790                1460
#                 D1                  D2                IDEL             EPS_MAX
                   0                   0                   1
#                 K1                  K2                  K3                BETA
              130950                   0                   0                   1
#---1----|----2----|----3----|----4----|----5----|----6----|----7----|----8----|----9----|---10----|
#ENDDATA
/END
#---1----|----2----|----3----|----4----|----5----|----6----|----7----|----8----|----9----|---10----|

Example (B4C)

/UNIT/1
units_for_example_B4C
                  Mg                  mm                   s                  
/MAT/LAW79/1/1
B4C
#              RHO_I               RHO_0              
            2.510E-9                   0                   
#                  G
              197000
#                  a                   b                   m                   n
               0.927                0.70                0.85                0.67
#                  c                EPS0          SIGMA_FMAX                FCUT
               0.005                 1.0               200.0             10000.0   
#                  T                 HEL                PHEL
                 260               19000                8710
#                 D1                  D2                IDEL             EPS_MAX
               0.001                 0.5                   2                0.15
#                 K1                  K2                  K3                BETA
              233000             -593000             2800000                   1

コメント

  1. 基準化された相当応力を記述する式は下記のとおりです:
    σ * = ( 1 D ) σ i * + D σ f *

    ここで無傷材料の相当応力は:

    σ i * = a ( P * + T * ) n ( 1 + c ln ε ˙ ε ˙ 0 )

    そして破壊された材料の相当応力は:

    σ f * = b ( P * ) m ( 1 + c ln ε ˙ ε ˙ 0 ) < σ f max *

    Hugoniot弾性限界で基準化された応力は:

    σ HEL = 3 2 ( HEL P HEL )

    σ * = σ σ HEL と圧力がPHELに基準化されると:

    P * = P P H E L MathType@MTEF@5@5@+= feaagKart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbbG8FasPYRqj0=yi0dXdbba9pGe9xq=JbbG8A8frFve9 Fve9Ff0dmeaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaacaWGqbWaaW baaSqabeaacaGGQaaaaOGaeyypa0ZaaSaaaeaacaWGqbaabaGaamiu amaaBaaaleaacaWGibGaamyraiaadYeaaeqaaaaaaaa@3D6D@ および T * = T P H E L MathType@MTEF@5@5@+= feaagKart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbbG8FasPYRqj0=yi0dXdbba9pGe9xq=JbbG8A8frFve9 Fve9Ff0dmeaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaacaWGubWaaW baaSqabeaacaGGQaaaaOGaeyypa0ZaaSaaaeaacaWGubaabaGaamiu amaaBaaaleaacaWGibGaamyraiaadYeaaeqaaaaaaaa@3D74@

  2. 損傷パラメータが指定されていない場合( D 1 = D 2 = 0 MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbbG8FasPYRqj0=yi0dXdbba9pGe9xq=JbbG8A8frFve9 Fve9Ff0dmeaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaacaWGebWaaS baaSqaaiaaigdaaeqaaOGaeyypa0JaamiramaaBaaaleaacaaIYaaa beaakiabg2da9iaaicdaaaa@3C97@ )、塑性ひずみの進展は計算されず、要素の挙動が弾性限界に達すると即座に破壊が得られます。それ以外の場合、損傷パラメータが記載されていれば、塑性ひずみの進展が計算され、累積損傷が計算されます:
    D = Δ ε f p ε f p

    ここで、破壊する塑性ひずみは:

    ε f p = D 1 ( P * + T * ) D 2

    最大圧力引張強度は、損傷時に以下のように低下します:

    P * = ( 1 D ) T * MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbbG8FasPYRqj0=yi0dXdbba9pGe9xq=JbbG8A8frFve9 Fve9Ff0dmeaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaacaWGqbWaaW baaSqabeaacaGGQaaaaOGaeyypa0JaeyOeI0IaaiikaiaaigdacqGH sislcaWGebGaaiykaiaadsfadaahaaWcbeqaaiaacQcaaaaaaa@3F87@

    この式はIDEL=1の場合は使用できません。

  3. 状態方程式は:
    P = K 1 μ P = K 1 μ + K 2 μ 2 + K 3 μ 3  in tension  in compression MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbbG8FasPYRqj0=yi0dXdbba9pGe9xq=JbbG8A8frFve9 Fve9Ff0dmeaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaadaGabaabae qabaGaamiuaiabg2da9iaadUeadaWgaaWcbaGaaGymaaqabaGccqaH 8oqBaeaacaWGqbGaeyypa0Jaam4samaaBaaaleaacaaIXaaabeaaki abeY7aTjabgUcaRiaadUeadaWgaaWcbaGaaGOmaaqabaGccqaH8oqB daahaaWcbeqaaiaaikdaaaGccqGHRaWkcaWGlbWaaSbaaSqaaiaaio daaeqaaOGaeqiVd02aaWbaaSqabeaacaaIZaaaaaaakiaawUhaauaa beqaciaaaeaacaqGGaGaaeyAaiaab6gaaeaacaqG0bGaaeyzaiaab6 gacaqGZbGaaeyAaiaab+gacaqGUbaabaGaaeiiaiaabMgacaqGUbaa baGaae4yaiaab+gacaqGTbGaaeiCaiaabkhacaqGLbGaae4Caiaabo hacaqGPbGaae4Baiaab6gaaaaaaa@62B4@

    ここで、

    μ = ρ ρ 0 1 MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbbG8FasPYRqj0=yi0dXdbba9pGe9xq=JbbG8A8frFve9 Fve9Ff0dmeaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaacqaH8oqBcq GH9aqpdaWcaaqaaiabeg8aYbqaaiabeg8aYnaaBaaaleaacaaIWaaa beaaaaGccqGHsislcaaIXaaaaa@3F40@

    損傷が始まると、体積圧力増加 Δ P は弾性エネルギー損失 Δ U の関数として計算され、多項式静水圧エネルギーに変換されます:

    Δ P t + Δ t = K 1 μ + ( K 1 μ + Δ P t ) 2 + 2 β K 1 Δ U

    ここで、 Δ U = U D U D n + 1 MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbbG8FasPYRqj0=yi0dXdbba9pGe9xq=JbbG8A8frFve9 Fve9Ff0dmeaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaacqqHuoarca WGvbGaeyypa0JaamyvamaabmaabaGaamiraaGaayjkaiaawMcaaiab gkHiTiaadwfadaqadaqaaiaadseadaWgaaWcbaGaamOBaiabgUcaRi aaigdaaeqaaaGccaGLOaGaayzkaaaaaa@43AD@ U D = σ 6 G MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbbG8FasPYRqj0=yi0dXdbba9pGe9xq=JbbG8A8frFve9 Fve9Ff0dmeaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaacaWGvbWaae WaaeaacaWGebaacaGLOaGaayzkaaGaeyypa0ZaaSaaaeaacqaHdpWC aeaacaaI2aGaam4raaaaaaa@3DED@

    このインクリメントを状態方程式に加えます:

    Δ P t + Δ t = P t + Δ P t + Δ t MathType@MTEF@5@5@+= feaahqart1ev3aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbbG8FasPYRqj0=yi0dXdbba9pGe9xq=JbbG8A8frFve9 Fve9Ff0dmeaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaacqqHuoarca WGqbWaaSbaaSqaaiaadshacqGHRaWkcqqHuoarcaWG0baabeaakiab g2da9iaadcfadaWgaaWcbaGaamiDaaqabaGccqGHRaWkcqqHuoarca WGqbWaaSbaaSqaaiaadshacqGHRaWkcqqHuoarcaWG0baabeaaaaa@4794@

  4. 時刻歴およびアニメーション出力は、これらUSRi変数を用いて入手することが可能です。
    • USR1:体積圧力 Δ P
    • USR2:Old Yield Stress
  5. フィルタリングのためのカットオフ周波数(Fcut)が定義されている場合、ひずみ速度フィルタリングを使用し、有効にすることができます。
1 An improved computational constitutive model for brittle materials, G.R.Johnson, T.J.Holmquist, American Institute of Physics, 1994.
2 Response of boron carbide subjected to large strains, high strain rates, and high pressures G.R. Johnson, T.J.Holmquist, Journal of Applied Physics, Volume 85, #12, June 1999.