ANSYS定义材料命令TBdata、TBpt、TBtemp详解

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/prep7Mptemp,1,20,30,40,50Mptemp,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,1,1,1e3,2.2e3,5.5e3,6.2e3Mpdata,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,2,1,2100,2300,2500,2600Mpdata,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

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MP\MPdata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TB\TBdata\TBtemp\TBpt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Miso\Mkin\Biso等；第三步：使用TBdata\TBPT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MKIN\MISO\BISO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,1Tbdata,,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。

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,100,2Tbdata,1,275e6,2.05e10!第三个温度点TBtemp,500,3Tbdata,1,200e6,1.33e10!第四个温度点Tbtemp,1000,4Tbdata,1,120e6,0.85e10Tbplot

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

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