2.19 塑料材料推荐采用的材料卡片类型

汽车上塑料材料的应用越来越广，塑料材料的力学性能不同于金属材料的力学性能，塑料材料有其独特的特点：

（1）弹性模量不是常数，而是应变率的函数，同时也是塑性应变的函数；

（2）在大应变时，真实应力-应变曲线的斜率增加很快；

（3）塑性硬化在拉伸、压缩、剪切工况各不相同；

（4）材料的失效应变与应变率相关；

（5）塑性材料会产生黏性应变。

现在还没有一种材料本构能够准确地模拟塑料材料的所有力学性能，仅为根据分析目的模拟塑料的某些特性。LS-DYNA用以模拟塑料的材料本构如下：

(1)*mat_024/*mat_piecewise_linear_plasticity;

(2)*mat_123/*mat_modified_piecewise_linear_plasticity;

(3)*mat_124/*mat_plasticity_compression_tension;

(4)*mat_089/*mat_plasticity_polymer;

(5)*mat_101/*mat_geplastic_srate_2000a;

(6)*mat_187/*mat_samp-1.

国外一些汽车公司使用*mat_187/*mat_samp-1 材料本构模拟塑料材料进行 CAE 分析，该材料本构与试验结果吻合度较高，因此使用该材料本构模拟汽车塑料零件的材料性能。

*mat_samp-1的性能如下：

（1）该材料本构用于模拟各向同性、内部无纤维加强的塑料；

（2）拉伸和压缩使用不同的屈服面；

（3）可以考虑基于应变率的材料失效；

（4）壳单元与体单元均可使用该材料本构；

（5）材料中使用的单轴应变并不等同于塑性应变；

（6）材料拉伸性能必须定义，压缩、剪切性能选择性进行定义，也可不定义。

① 若仅定义材料拉伸特性，与*mat_24类似，使用Von Mises屈服面，仅需一条特性曲线；

② 若同时定义材料拉伸、压缩特性，使用Drucker-Prager屈服面，需要两条特性曲线；

③ 若定义拉伸、压缩、剪切、多轴材料特性，使用Isotropic Quadratic屈服面，需要多条特性曲线，如图2-6所示。

在CAE仿真中，应该根据实际的分析需要来选择合适的材料本构进行模拟。虽然使用*mat_samp-1 可以很好地模拟塑料材料的性能，但所需定义的参数众多，需要多次试验才能获取。如果是在塑料零件对整体分析结果影响不大（如整车碰撞分析中的塑料内饰件）的情况下，使用*mat_24 就可以很好地模拟材料特性；如果是在塑料零件对整体分析结果影响较大（如行人保护分析中的前蒙皮等塑料件）的情况下，可以考虑使用*mat_samp-1来模拟材料特性。