对于正交异性/各向异性材料的壳，需要考虑三个坐标系：全局坐标系、单元坐标系和材料坐标系。*ELEMENT_SHELL_BETA中的PSI和*SECTION_SEHLL中的BETA角度仅影响材料坐标系。单元坐标系由连接性决定（N1-N2为x轴；z轴垂直于壳）。

关于输出，如果*database_extent_binary中的CMPFLG为0.0（默认值）：

- d3plot数据库：全球坐标系中的应力/应变。

- elout文件：单元局部坐标系中的壳中的应力/应变（注意elout文件中的单词“local”）。

如果CMPFLG为1：

- 复合材料的所有应力和应变输出都在材料坐标系中。

专门处理复合材料的材料模型有：

注意：

1.Karl Schweizerhof等人在第五届国际LS-DYNA用户会议（1998）上发表的论文“LS-DYNA-优点和极限中增强复合材料模型的耐撞性分析”对LS-DYNA中的几种复合材料模型，包括mat_54、mat_58和mat_59提供了一些见解。根据克劳斯·魏玛的说法，论文中的图2有一处错误（0.3的值应该是0.03）。

2.一组示例（包括mat_22和mat_114）以及演示*integration_shell的示例压缩在sandwich.tar.gz 中，文件包含以下内容：

-readme

-shell8.k

-shell8.lam22.k

-shell8.mat114.k

-solid8.k

-sandwich.gif

相关链接：http://ftp.lstc.com/anonymous/outgoing/support/FAQ_kw/composites/sandwich.tar.gz

3.另请参见文本文件sandwich_composites和orthoropic_materials中的注释。

4.如果CMPFLG（和STRFLG）在*DATABASE_EXTENT_BINARY中设置为1，则应力（和应变）将写入材料坐标系，而不是全局坐标系。

5.分层取决于sig-zz，因此我们的壳单元不适合预测分层（对于壳，sig-zz为零）。Mat_022和Mat_059与实体单元一起使用时，包括分层失效标准。

Mat_161使用实体单元提供分层预测。根据Al-Tabiei的说法，具有失效或连接断裂的接触不能正确的描述分层的力学机制。绑定断裂也许确实提供了一阶近似的失效。Tabiei博士提到，使用绑定断裂通常会引发非真实的失效连锁反应（“解锁”），可以通过质量阻尼或刚度阻尼来缓和。

Tabiei博士开发了自己的基于微观力学的复合材料模型，其中包括分层效应。这些模型目前均未包含在LS-DYNA中。Tabiei博士开发了一个为期两天的复合建模短期课程，该课程定期在利弗莫尔进行。有关课程安排，请访问https://lsdyna.ansys.com/。

6.有关复合材料建模的大量参考资料可从以下网址下载：www.dynalook.com.

7.对于mat_58，拉伸应力相对于应变增加而降低的速率取决于ExxT，即拉伸强度下的应变。ExxT值越大，应力降低越缓慢。参见m58.k中的单元1.

相关链接：http://ftp.lstc.com/anonymous/outgoing/support/FAQ_kw/composites/m58.k

对于mat_58，根据破坏应变ERODS评估的标量“有效应变”似乎是从2个平面内法向应变和剪切应变计算得出的。这并不等同于LS-PREPOST中可用于输出的“有效应变”，该值是根据6个全局应变分量计算得出的。用于计算mat58内部计算有效应变的3个应变值可作为额外历史变量10、11和12输出，其中12为剪切应变。

对于具有应变率效应的mat_058，请使用mat_158。

8.关于mat_059（shell）中可用的额外历史变量...

9 .一个带有单壳单元的模型比较了mats2、22、54、55、58、59复合材料（参见allin1_ortho*.k）。

在某些情况下，可以使用*MAT_139或*MAT_191，采用合成梁方法对钢筋混凝土梁和柱进行建模。有关综合混凝土配方，请参见*MAT_195。

材料模型5、14、16、25、72、96、84，以及970版中的材料145，可用于混凝土实体建模。后续971版本包括三盖帽模型，*MAT_159(*MAT_CSCM（_CONCRETE）),其具有一些用于混凝土的内置参数。

如果知道混凝土的无侧限抗压强度，但没有推导其它混凝土模型常数所需的其它混凝土材料数据，则Mat 16（模式2）非常方便。

 关于“MAT_16”模式II的注意事项：

使用时*MAT_16在模式2（a0负值）下，如果应力单位不是psi，则a0的正确定义如下：

情况1：版本970，版本早于5185：psi*-a0=您的应力单位

情况2：版本970，版本5185或更高版本：您的应力单位*-a0=psi

在971版中，在版本2133时切换到情况2。971版用户手册发布后将发布情况2。970版用户手册中显示的sigcut等式不正确。正确的方程式为：

情况1：sigcut=1.7（fc/（-a0））∧（2/3）*（-a0）

情况2：sigcut=1.7（（fc）∧2/（-a0））∧（1/3）

注意：坚持情况2。这要求您下载版本5185或更高版本的v.970。所附模型给出了相同的结果，尽管单位系统不同。情况1似乎有问题！？（CVS日志显示了3196、4254和5185版中所做的更改。我不记得了，但做了两次修改。）

对于模式IIC(B1>0)，d3hsp文件中的标识“有效塑性应变”和有效应力不正确。正确的标签应为《用户手册》模式IIC中所述的损伤（lambda）和比例因子（eta）。两者都是无量纲的。

对于模式IIB(B1=0)，卡4-7的正确标签是有效塑性应变和比例因子（eta）。

仅对于模式I，卡4-7表示压力和屈服（或有效）应力。

材料5和16已成功用于模拟混凝土侵彻。下面提供了这两种材料模型的一些材料常数示例（英制单位）。LSTC不对这些常数的“正确性”负责。

 关于fc'和*MAT_005：

对于*MAT_005，使用970用户手册第20.39页中给出的屈服应力关系绘制sigy与压力的关系图。在同一绘图上，添加一条斜率为3的直线，该直线穿过原点。该直线代表无侧限抗压试验的荷载路径。直线和屈服曲线相交的位置表示fc'。仅fc'不足以为*MAT_005提供输入。两者都有的情况下，*MAT_006可能是一个更好的选择。

使用材料96进行缺口梁模拟的完整输入在：

http://ftp.lstc.com/anonymous/outgoing/jday/concrete/notchbeam.mat96.k.gz

Mat96可能不是一个好的通用混凝土模型。

Mat84可以产生二进制数据库，该数据库允许用户使用LS PrePost对材料进行可视化开裂。

材料16、72、96和84包括以均匀化方式考虑增强材料（钢筋）的选项。或者，可以使用梁单元以离散方式对钢筋进行建模。这些加固梁可以与实心混凝土构件（共享节点）合并，也可以使用一维接触将其连接到混凝土构件上（这可以解释粘结滑移），也可以通过*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID（CTYPE=2）。最后一种方法消除了必须将梁节点与实体单元节点对齐的负担，但要注意，钢筋对混凝土的约束可能会与对称边界条件等其它约束冲突并破坏这些约束。

Mat_25和Mat_145是地质盖帽模型。Mat_145的优势在于地质盖帽模型在数值上是平滑/连续的。当损伤参数超过0.99时，Mat 145材料单元受到侵蚀而消融；1是最大值。可以通过设置Afit=Cfit=Efit=1.0和Bfit=Dfit=Ffit=0.0来关闭损伤，如LS-DYNA用户手册中所述。或者，如v970用户手册中所述，用户可以设置新的输入参数FAILFG=0（卡5），失败的单元将不会被删除。虽然这是针对SPH和ALE的，但似乎符合用户的需要；单元将保持不变，但其强度将为零。我计划添加一个失效强度不为零的功能，但这需要资金支持。

混凝土可能在拉伸（剥落、开裂）时失效，但也可能在压缩时失效。大多数混凝土材料模型中内置的压力或应力阈值可能足以解释拉伸效应。当混凝土受压失效时，可能需要从模拟中移除失效单元。在v.971中，在*mat_add_ersion中增加了两个基于压缩的失效准则。这些准则输入在卡1的第3和第4字段：

第三个字段：PMAX（最大压力）（如果p>PMAX则失效）；第四个字段：EPSP3（如果最小主应变<EPSP3则失败）。

*mat_add_ersion中卡2主要包含基于拉力的失效准则。

如果某个单元符合mat_add_ecoration指定的任何条件，则该单元将被删除。

Mat72被记录在v.971（版本2622或更高版本）中。这一所谓的Karagozian 和 Case（K&C）具体模式的第三版由Len Schwer在第971节中实施。它具有基于混凝土无侧限抗压强度的模型参数生成能力。V.971中mat_72文件。

Len Schwer关于mat_72的更多早期信息。

据我所知，72号材料模型*MAT_CONCRETE_DAMAGE是Malvar、Crawford、Wesevich和Simons提出的16号材料模型*MAT_PSEUDO_TENSOR的扩展。A Plasticity Concrete Material Model for DYNA3D, Int J of Impact Engineering Vol 19, Nos 9-10, pp 847-873, 1997。

这是一个非关联模型，因此不包括剪切膨胀。

混凝土的两个适当的相关塑性模型是25号材料模型*MAT_GEOLOGICAL_CAP，以及我个人最喜欢的145号材料*MAT_SCHWER_MURRAY_CAP。

（金属塑性中使用的关联流(流动应力=屈服应力))

Mattias Unosson关于改进版MAT72的论文可通过以下方式获得：

http://ftp.lstc.com/anonymous/outgoing/jday/concrete/improved_mat72.pdf

Len Schwer博士为LS-DYNA用户提供了一门土木工程材料建模的短期课程。请参阅当地经销商的课程表。混凝土属于地质材料的范畴，因此课程中包括了对混凝土建模的讨论。

更多内容分享，欢迎继续关注我们！

文章来源：

https://www.dynasupport.com/howtos/material/composite-models

https://www.dynasupport.com/howtos/material/concrete-models