Xin hỏi Johnson Cook Material law là gì?

thanhlh84

Active Member
Ðề: Johnson Cook Material law là gì?

Hi. Nếu bạn sử dụng Solver Radioss, bạn có thể mở phần help của Radioss và search các Material Law để xem giải thích cụ thể.
Có rất nhiều loại khác nhau, muốn đọc và hiểu sâu cũng hơi tàu hỏa. Mình cũng chỉ nắm được một vài loại chính.
1) Law 1: Elastic >> Linear Elastic >> Định Luật Hooke
2) Law 2: Johnson-cook (Isotropic Elastic-Plastic) >> VonMise Hardening without Damage.
3) Law 27: Elastic-Plastic Brittle (Aluminium, Glass,..) thuộc nhóm VonMise Hardening with brittle damage
4) Law 36: Tabulated Elastic Plastic
5) Law 42: Ogden (HyperElastic)
6) Law 70 Low Density Foam

Thực ra bài toán va chạm cần hiểu tương đối sâu về Material Law mới làm được vì 2 ngành ứng dụng chính là điện tử và oto thì dùng nhiều loại vật liệu khác nhau, định nghĩa rất nhiều contact giữa các chi tiết với vật liệu khác nhau. Nếu bỏ qua contact thì bài toán rất phi thực tế. Kết quả mô phỏng sai khác nhiều.
 

Pathétique

Active Member
Moderator
Ðề: Johnson Cook Material law là gì?

Johnson-Cook là 1 behavior law đặc trưng bởi hàm exp tỷ lệ với vận tốc biến dạng ban đầu, gần giống mô hình bodner.

Bạn hiểu đơn giản thế này, mô hình đàn hồi dẻo không phụ thuộc vào thời gian, chẳng hạn isotrop hay cinematic hardening, chaboche.... Khi cần thêm phần visco vào ứng xử của vật liệu, có nhiều hàm được dùng để mô hình hóa vận tốc biến dạng dẻo, đơn giản nhất là mô hình norton với hàm mũ.

Johnson-Cook được dùng trong context dynamic plasticity, high rate regime, tức là khi vận tốc biến dạng rất lớn, chẳng hạn trường hợp va chạm. Nếu bạn vẽ hàm ứng suất visco theo vận tốc biến dạng, với giá trị vận tốc biến dạng lớn, Johnson-Cook sẽ cho ra đường gần tuyến tính, trong khi exp hay delobelle (đặc trưng bởi hàm sinh (hàm hay gặp trong cơ lượng tử)) vẫn hơi cong.

Johnson-Cook có thể được idenfified khá đơn giản bằng các phần mềm thông dụng (matlab, scilab, sidolo...), bạn sử dụng tích phân runge kutta có sẵn trong code.

Mình chuyên làm behavior laws, mình có thể giúp bạn thông số hoặc các bước optimisation mô hình.
 
Author
Ðề: Johnson Cook Material law là gì?

Cảm ơn những thông tin hữu ích của anh Pathetique. Lý thuyết về behavior law của em gần như ZERO nên học cái này thấy hơi tàu hỏa. Anh có tài liệu & video nào cô động, dễ hiểu + ví dụ đơn giản minh họa có thể share, anh share với mọi người ở đây để cùng thảo luận. (If you want to go fast, go alone. If you want to go far, go together) :)))
 

Pathétique

Active Member
Moderator
Ðề: Johnson Cook Material law là gì?

cô đọng thì chỉ cần đọc bài báo của Chaboche năm 2008, hình như số đặc biệt kỉ niệm sinh nhật ông ấy hay tạp chí gì đó anh không để ý. Anh làm việc với behavior laws thường xuyên, sách thì nhiều nhưng lý thuyết nắm hết rồi thì cần 1 document tóm tắt và tổng hợp thôi.

Còn courses thì nhiều, em tìm trên mit ocw cũng được, không thì course của Chaboche Cailletaud xem ở đây, nó là summer school nên tuy là course trường mỏ Paris nhưng bằng tiếng Anh, đầy đủ kiến thức từ nhiệt động lực đến phần tử hữu hạn cho nonlinear mechanics of solids

http://mms2.ensmp.fr/msi_paris/transparents/e_accueil_transparents.php
 
Ðề: Johnson Cook Material law là gì?

Johnson-Cook là 1 behavior law đặc trưng bởi hàm exp tỷ lệ với vận tốc biến dạng ban đầu, gần giống mô hình bodner.

Bạn hiểu đơn giản thế này, mô hình đàn hồi dẻo không phụ thuộc vào thời gian, chẳng hạn isotrop hay cinematic hardening, chaboche.... Khi cần thêm phần visco vào ứng xử của vật liệu, có nhiều hàm được dùng để mô hình hóa vận tốc biến dạng dẻo, đơn giản nhất là mô hình norton với hàm mũ.

Johnson-Cook được dùng trong context dynamic plasticity, high rate regime, tức là khi vận tốc biến dạng rất lớn, chẳng hạn trường hợp va chạm. Nếu bạn vẽ hàm ứng suất visco theo vận tốc biến dạng, với giá trị vận tốc biến dạng lớn, Johnson-Cook sẽ cho ra đường gần tuyến tính, trong khi exp hay delobelle (đặc trưng bởi hàm sinh (hàm hay gặp trong cơ lượng tử)) vẫn hơi cong.

Johnson-Cook có thể được idenfified khá đơn giản bằng các phần mềm thông dụng (matlab, scilab, sidolo...), bạn sử dụng tích phân runge kutta có sẵn trong code.

Mình chuyên làm behavior laws, mình có thể giúp bạn thông số hoặc các bước optimisation mô hình.
Chào anh, hiện tại em đang làm đề tài nghiên cứu mô phỏng và xác định lực cắt khi tiện bằng Ansys. Vật liệu là thép 45. Em thấy có nhiều định luật vật liệu để áp dụng như Johnson & Cook; Cowper-Symonds.
Em không biết là với thép thì nên chọn loại nào, hay là chọn loại nào cũng được?
Em định chọn kiểu Johnson-Cook failure, thì trong Ansys yêu cầu nhập các hằng số Damage Constant D1...D5. Anh cho em hỏi những hằng số này mình có thể tìm ở đâu?
Mong anh giải đáp giúp, hoặc nếu có tài liệu để tham khảo thì mong anh cho em xin được không. Email của em: pnqhuy@dut.udn.vn
Cảm ơn anh nhiều.
 

umy

Well-Known Member
Ðề: Johnson Cook Material law là gì?

Hỏi khó thật, thử xem ra sao !!

0) Help-Ansys 11 / LS-Dyna Users Guide

B.2. Material Model Examples

B.2.21. Johnson-Cook Linear Polynomial EOS Example: 1006 Stee
l
















































































MP,ex,1,207e9
! Pa
MP,nuxy,1,.30
! No units
MP,dens,1,7850
! kg/m[SUP]3[/SUP]
TB,EOS,1,,,1,1
TBDATA,1,350.25e6
! A (Pa)
TBDATA,2,275e6
! B (Pa)
TBDATA,3,.36
! n
TBDATA,4,.022
! c
TBDATA,5,1.0
! m
TBDATA,6,1400
! Melt temperature (°C)
TBDATA,7,30
! Room temperature (°C)
TBDATA,8,10
! Initial strain rate
TBDATA,9,4500
! Specific heat
TBDATA,10,240e6
! Failure stress
TBDATA,11,-.8
! Failure value D1
TBDATA,12,2.1
! Failure value D2
TBDATA,13,-.5
! Failure value D3
TBDATA,14,.0002
! Failure value D4
TBDATA,15,.61
! Failure value D5
TBDATA,17,140e9
! EOS linear polynomial term


B.2.22. Johnson-Cook Gruneisen EOS Example: OFHC Copper








































































































MP,ex,1,138e9
! Pa
MP,nuxy,1,.35
! No units
MP,dens,1,8330
! kg/m[SUP]3[/SUP]
TB,EOS,1,,,1,2
TBDATA,1,89.63e6
! A (Pa)
TBDATA,2,291.64e6
! B (Pa)
TBDATA,3,.31
! n
TBDATA,4,.025
! c
TBDATA,5,1.09
! m
TBDATA,6,1200
! Melt temperature (°C)
TBDATA,7,30
! Room temperature (°C)
TBDATA,8,10
! Initial strain rate
TBDATA,9,4400
! Specific heat
TBDATA,10,240e6
! Failure stress
TBDATA,11,-.54
! Failure value D1
TBDATA,12,4.89
! Failure value D2
TBDATA,13,-3.03
! Failure value D3
TBDATA,14,.014
! Failure value D4
TBDATA,15,1.12
! Failure value D5
TBDATA,16,.394
! C
TBDATA,17,1.489
! S1
TBDATA,18,0.0
! S2
TBDATA,19,0.0
! S3
TBDATA,20,2.02
! γ[SUB]0[/SUB]
TBDATA,21,.47
! A


1) How to use Johnson & Cook model in DEFORM Software?
https://www.researchgate.net/post/How_to_use_Johnson_Cook_model_in_DEFORM_software

2) Does anybody know where to find Johnson-Cook parameters (both strength and failure models) for steel S355?
https://www.researchgate.net/post/D...th_strength_and_failure_models_for_steel_S355

3) How can I define the different Cowper-Symonds material constants for impact simulation in Abaqus?
https://www.researchgate.net/post/H...ial_constants_for_impact_simulation_in_Abaqus
 

Pathétique

Active Member
Moderator
Ðề: Johnson Cook Material law là gì?

Về behavior laws, các bạn có thể in article sau của Chaboche (nhà cơ học đầu ngành về behavior laws), tổng hợp hầu hết các models thông dụng, để tra cứu cho tiện :
https://drive.google.com/open?id=0B3TCQ997X5-6WkFzQXU3ZmtxSGc

Mình chưa làm mô phỏng metal cutting, nhưng search thì họ hay dùng johnson-cook, chẳng hạn work sau làm trên abaqus :
http://pantale.free.fr/Recherche/Publications/PANTALE_2004a.pdf

Trong article này cũng hướng dẫn phương pháp indentification xác định các hệ số mà bạn cần tìm. Cách làm cũng classical, không có gì đặc biệt, làm thí nghiệm kéo nén và sử dụng tối ưu hóa để tìm hệ số (For the identification, we use a procedure based on a combination of a
(for the coarse research) and Levenberg–Marquardt (for the refined research) algorithms).

Để tối ưu hóa bạn có thể dùng matlab, scilab, isight... Ngày xưa mình dùng Sidolo.

Bạn nên bắt đầu từ laws có sẵn trong database hãy, vì thí nghiệm làm khá lâu, identification cũng khoảng 1 tuần.
 

Pathétique

Active Member
Moderator
Ðề: Johnson Cook Material law là gì?

Chú umy dùng Ansys đó, bạn dùng luôn dữ liệu chú list ở trên. Model thì như nhau nhưng trong các phần mềm có thể họ implant dưới các dạng phương trình và hệ số khác nhau, bạn dùng ansys thì tốt nhất dùng database ngay trong ansys như chú post ở trên.
 
Ðề: Johnson Cook Material law là gì?

Cảm ơn anh UmyPanthétique.
Em cũng tìm hiểu về Johnson-Cook rồi, trong các sách thì nó cũng nói tiêu chuẩn Johnson-Cook hay dùng cho quá trình gia công cắt kim loại. Em sẽ lấy các thông số của Johnson-Cook dựa vào các bài báo khoa học về thép ALSI 1045 như trong bài báo này:
https://www.researchgate.net/profil...ting_tests/links/00463529e6a1f87c1b000000.pdf .
Tiện đây, anh Umy cho em hỏi về Ansys một chút,
Em đang nghiên cứu thực hiện mô phỏng và xác định lực cắt khi tiện bằng Ansys, vây theo anh thì em nên dùng Explit Dynamic - Autodyn hay là LS-DYNA. Sau khi mô phỏng, em sẽ làm thực nghiệm để kiểm tra lại.
 

umy

Well-Known Member
Ðề: Johnson Cook Material law là gì?

...
https://www.researchgate.net/profil...ting_tests/links/00463529e6a1f87c1b000000.pdf .
Tiện đây, anh Umy cho em hỏi về Ansys một chút,
Em đang nghiên cứu thực hiện mô phỏng và xác định lực cắt khi tiện bằng Ansys, vây theo anh thì em nên dùng Explit Dynamic - Autodyn hay là LS-DYNA. Sau khi mô phỏng, em sẽ làm thực nghiệm để kiểm tra lại.
Rất tiếc ! Vấn để nầy tôi không rành nên chẳng khuyên được gì bổ ích. ...
Chỉ nhận thấy là Autodyn không thích hợp, lưa chọn còn lại là Ansys Workbench hoặc Ansys-LS.DYNA


Thử tìm Google thì có

1) FINITE ELEMENT SIMULATION OF CHIP FORMATION IN ORTHOGONAL CUTTING

http://www.academia.edu/22375697/FINITE_ELEMENT_SIMULATION_OF_CHIP_FORMATION_IN_ORTHOGONAL_CUTTING

In Ansys work bench simulation contains Lagrangian formulation but LS- DYNA contains ALE (Arbitrary Lagrangian and Eulerian) ...

2)
Explicit Dynamics Analysis LS-DYNA

https://www.sharcnet.ca/Software/An...b_sim/ds_explicit_dynamics_analysis_type.html

3) tutorial 6 ( ansys workbench ) / ( cutting tools Simulation

https://grabcad.com/questions/tutorial-6-ansys-workbench-cutting-tools-simulation
[MEDIA=youtube]h-n9OrcauXo[[/MEDIA]...g của tôi thì khó thực hiện được.[/COLOR][/U]
 

Pathétique

Active Member
Moderator
Ðề: Johnson Cook Material law là gì?

Hôm nay làm state of the arts tình cờ thấy cuốn này, chuyên về FEM cho metal cutting.
http://rd.springer.com/book/10.1007/978-1-4471-4330-7

Về các phần mềm, bạn tham khảo đoạn sau trong sách, rất pertinent ! Tổng quan hết tất cả phần mềm trên thị trường, điểm mạnh yếu mỗi phần mềm.

Regarding machining, FEM codes that have been used for the simulation of machining include: Abaqus [43, 79, 125], FORGE 2 [32], N
[107], DEFORM 2D/3D [18, 49, 62, 126], I-FORM 2 [78], MSC.Marc [41], LS-DYNA [127] and AvantEdge [19, 78, 122, 123, 128, 129]. Some of these programs are general purpose software, i.e. MSC.Marc and ABAQUS, or specific purpose programs for machining or other uses. LS-DYNA is a program used mainly in crashworthiness analysis and forming problems, DEFORM 2D is a program for forming processes, which has a machining module to accommodate turning, milling, boring and drilling operations and AdvantEdge is a FEM program that is only used to simulate machining. It can simulate orthogonal and oblique cutting, 3D modeling of turning, milling, drilling, boring and taping, and 2D modeling of micromachining among others. AdvantEdge is a Lagrangian, explicit, dynamic code which can perform coupled thermo-mechanical transient analysis. The program applies adaptive meshing and continuous re-meshing automatically. The drawback of this software is that some parameters are fixed and the user cannot intervene, e.g. friction coefficient is constant in the tool-chip interface.


Bil, Kılıç and Tekkaya have compared models from three different commercial software, namely, MSC.Marc, DEFORM 2D and AdvantEdge [130]. In all three cases an orthogonal plane strain model is constructed but some features of the models are quite different, e.g. MSC.Marc and DEFORM 2D are implicit codes while AdvantEdge is explicit, chip separation in MSC.Marc and AdvantEdge is through re-meshing and in DEFORM 2D a damage criterion and element deletion are applied. Other differences pertain to friction model, element types and material model. The results of the models are compared to experimental results and not a good agreement in all the parameters was found. Firstly, the material data are not obtained for high strain rates such as those encountered in machining but are extrapolated and need to be improved. Friction modeling needs to be tuned in order to provide more reliable results; although cutting forces are in good agreement with experimental ones, thrust forces are more accurately predicted with larger friction parameters. The plain Coulomb friction model, used in AdvantEdge, is not adequate for providing good approximations of the forces. However, it is argued that a more reliable chip separation criterion needs to be proposed. The authors state that, although chip formation by re-meshing provides better results, it is based on the misconception of crack generation in the material near the tool tip. The technique resembles crack generation because of the way the new mesh is formed after re-meshing.

Cũng vậy, behavior laws không chỉ có johnson-cook mà nhiều laws khác có thể sử dụng.
 
Lượt thích: umy
Ðề: Johnson Cook Material law là gì?

Cảm ơn các anh. Em sẽ thực hiện bằng Ansys Workbench rồi sẽ kiểm tra so với đo thực nghiệm để so sánh 2 kết quả. Nếu gặp thắc mắc chỗ nào sẽ lại tiếp tục lên hỏi các anh. hii
 

umy

Well-Known Member
Ðề: Johnson Cook Material law là gì?

Cảm ơn các anh. Em sẽ thực hiện bằng Ansys Workbench rồi sẽ kiểm tra so với đo thực nghiệm để so sánh 2 kết quả. Nếu gặp thắc mắc chỗ nào sẽ lại tiếp tục lên hỏi các anh. hii
quochuy24 đã cày được Ansys Version mấy ? ngoài ra còn biết sử dụng thêm phần mềm CAD nào chăng ?

Báo cáo kết quả của từng bướt làm, cho bạn bè cùng tìm hiểu. Chứ đợi đến bế tắc, gặp thắc mắt mới hỏi, thì e rằng đi lạt đường rồi chăng !!
 
Ðề: Johnson Cook Material law là gì?

Hôm trước đã trả lời anh umy, mà sao bây giờ mở lại thì lại không thấy gì!!
Em đang làm bằng Ansys 16.2, cũng mới dùng Ansys thôi, không phải chuyên gia về cái này.
Hiện em đang đo thực nghiệm lưc cắt khi tiện, sau đó mô hình hóa trong Ansys để xác định lực cắt sao cho 2 kết quả gần chính xác với nhau là được.
 

Pathétique

Active Member
Moderator
Ðề: Johnson Cook Material law là gì?

Hôm trước đã trả lời anh umy, mà sao bây giờ mở lại thì lại không thấy gì!!
Em đang làm bằng Ansys 16.2, cũng mới dùng Ansys thôi, không phải chuyên gia về cái này.
Hiện em đang đo thực nghiệm lưc cắt khi tiện, sau đó mô hình hóa trong Ansys để xác định lực cắt sao cho 2 kết quả gần chính xác với nhau là được.
Forum bị sự cố mất dữ liệu nên mất bài ấy bạn.


Ansys users ở đây cũng nhiều, trong quá trình làm mô hình có gì vướng mắc bạn cứ post để mọi người cùng trao đổi thảo luận.
 
Ðề: Johnson Cook Material law là gì?

cô đọng thì chỉ cần đọc bài báo của Chaboche năm 2008, hình như số đặc biệt kỉ niệm sinh nhật ông ấy hay tạp chí gì đó anh không để ý. Anh làm việc với behavior laws thường xuyên, sách thì nhiều nhưng lý thuyết nắm hết rồi thì cần 1 document tóm tắt và tổng hợp thôi.

Còn courses thì nhiều, em tìm trên mit ocw cũng được, không thì course của Chaboche Cailletaud xem ở đây, nó là summer school nên tuy là course trường mỏ Paris nhưng bằng tiếng Anh, đầy đủ kiến thức từ nhiệt động lực đến phần tử hữu hạn cho nonlinear mechanics of solids

http://mms2.ensmp.fr/msi_paris/transparents/e_accueil_transparents.php
Bác có thể cho em tên bài báo năm 2008 được không? Em tìm mãi không ra! TKS
 
Top