極限應變率
關注創建者：上海安世亞太 創建時間：2021-03-04
極限應變率的視頻教程
溫度及應變率相關超黏彈性本構的建立、推導、參數識別與有限元應用
在有限元應用章節中，詳細介紹了有限元模型的建立，特別是所建立超黏彈性本構的有限元材料參數定義方法，用于預測黏彈性材料在不同溫度和應變率加載時的力學響應，也可以用于預測非均勻溫度場下的力學響應。并拓展給出了時溫等效用戶自定義子程序UTRS的定義與使用。 課程附帶詳細的資料包。
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ABAQUS：TNT在鋼管內部爆炸，考慮應變率
采用abaqus軟件CEL方法模擬TNT在鋼管內部爆炸，鋼材在material中采用柔性與剪切損傷并添加應變率來考慮在極端大變形狀態下材料的損傷與破壞
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極限應變率的實例教程
■ 低于LMTSTR的應變率流動應力是基于從0到LMTSTR流動應力之間的線性擬合計算。
■ 在每個變形時間步數中，計算所有變形單元的平均應變率，此后更新的值便會重新計算極限應變率。
■ 對于應變率低于LMTSTR的單元，應變和損傷值不會增加。
為什么這會引起問題？
如果模擬中每個單元的應變率都小于極限應變率，那么平均應變率將不會被重新計算，極限應變率也不會被重新計算。
這對于剛體運動的模擬是必要的，例如零件在模具中下降的早期階段可能就會發生此類情況。
然而，當變形速度足夠慢，單元發生變形，但仍然低于極限值時，就會產生問題。若零件沒有顯示出應變，可能會出現相當大的變形。
此問題如何解決？
對于變形速率較慢的模擬，必須在模擬開始前重新定義平均和極限應變率。
■ 每個塑性工件的值都在屬性對話框中設置，平均應變率可以由V/L來估計，其中V為模具速度，L為零件的特征變形長度。
■ 極限應變率通常應定義為平均應變率的1/100。
■ 用戶可以參照圖-2所示，從DEFORM的前處理器的界面進行平均應變率和極限應變率的設置，當然也可以利用文本編輯器打開KEY文件，進行參數修改，如圖-3所示。
圖-2 平均應變率和極限應變率設置
圖-3 KEY文件中平均應變率和極限應變率設置
模擬除外，工件的剛性部分將看到高持續應力低于屈服應力，例如機械切削加工模擬和自由擠壓。在這些情況下，剛性區域可能傾向于在持續的應力下“蠕變”。此時，應使用比平均應變率小5個數量級的極限應變速率。
如何計算不同條件下的平均應變率？
LMTSTR保持是指平均應變率AVGSTR的恒定比率。在每個計算方案步驟之后，AVGSTR將重新計算為所有變形單元的非加權平均值。
展開 對于變形速率較慢的模擬，必須在模擬開始前重新定義平均和極限應變率。
■ 每個塑性工件的值都在屬性對話框中設置，平均應變率可以由V/L來估計，其中V為模具速度，L為零件的特征變形長度。
■ 極限應變率通常應定義為平均應變率的1/100。
■ 用戶可以參照圖2所示，從DEFORM的前處理器的界面進行平均應變率和極限應變率的設置，當然也可以利用文本編輯器打開KEY文件，進行參數修改，如圖3所示。
圖2 平均應變率和極限應變率設置
圖3 KEY文件中平均應變率和極限應變率設置
模擬除外，工件的剛性部分將看到高持續應力低于屈服應力，例如機械切削加工模擬和自由擠壓。在這些情況下，剛性區域可能傾向于在持續的應力下“蠕變”。
展開 在模型構建中，除考慮土體強度隨埋深的變化外，還引入了 應變軟化 與 應變率效應 兩個關鍵因素。應變軟化反映了土體在達到峰值強度后強度逐漸降低的特性，對預測貫入阻力和樁周土體擾動范圍具有重要意義。而應變率效應則考慮了土體在高速加載下強度和剛度隨加載速率的增加而提高的規律。這兩者在樁貫入問題中往往是同時存在的：軟化決定了樁入土后的長期穩定性，速率效應則主導了瞬時的動力響應。
通過研究，可以得到以下幾點主要認識：
軟化效應：若忽略，可能會高估貫入阻力，導致溜樁等事故發生。
速率效應：對貫入速度較大的情況，土體等效強度提升明顯，使樁貫入力顯著增大；但該效應在慢速貫入下相對有限。
相比傳統有限元方法，CEL模擬不僅能捕捉樁端土體的流動與回填現象，還能清晰展現樁周土體擾動區的形成與演化。提供了一個更接近實際工況的分析工具。
應用領域
樁體、軟土貫入儀器貫入過程等軟土大變形領域
展開 之前一篇講了極限應變速率，今天剛好可以現身說法。壓縮樣高度是1000mm，然后上模的速度是5mm/s，極限應變速率是0.01，下面看結果。計算過程一直無法收斂，在模擬過程中也看不到應變，結果非常異常。
速度5mm/s，極限應變速率0.01
然后我將速度增大10倍，改成50mm/s,得到以下結果，這個結果正常多了，計算過程也沒遇見無法收斂的情況。原因為何？原因就是50/1000=0.05＞0.01，即大于極限應變速率。
速度 50 極限應變速率0.01
那么既然只要大于極限應變速率就行，那我是不是把極限應變速率改小而不改變速度也行呢？答案是肯定的，以下就是結果，非常漂亮。
速度5 極限應變速率0.001
好了，結果證明只改小極限應變速率也行，那改小應變速率之后，對結果會有什么影響嗎？那這次我們仍然讓速度保持為50，將極限應變速率改成0.001，得到以下結果，和速度50，極限應變速率0.01的結果對比，發現這倆結果一模一樣。得出結論，改小極限應變速率并不會影響結果！
速度50 極限應變速率0.001
展開 控制沉降的一個主要評價指標是斷裂極限(Fracturing Limits), 即巖石多大的應變是可以接受的。
在過去的文章中，討論了地下開采引起地表沉降的影響因素以及沉降預測的經驗方法，參考以下的鏈接。
崩落采礦誘發地表沉降預測的經驗方法
丘基卡馬塔銅礦由露天開采轉入地下開采
地下采礦引起的地表沉降分析
采礦引起地表沉降的影響因素
2 斷裂極限準則
位于智利的埃爾特尼恩特(El Teniente Mine)銅礦是世界上規模最大的地下礦山，因而地表沉降是一個必須關注的問題。Cavieres, P., et al. (2003) 使用3DEC對埃爾特尼恩特礦大規模地下開采誘發的斷裂極限進行了三維數值模擬，他們通過數值反分析(數值反分析(Numerical Back-Analysis))確定出斷裂極限準則由總應變超過0.005(0.5%)的區域來定義，從而校驗大規模地表出現裂縫的極限狀態。雖然這個準則是通過埃爾特尼恩特的斷裂極限進行反分析而制定的，但Itasca(2018)通過對世界上其它4個礦山的反分析表明，總應變 0.005在數值模型中劃分斷裂限制是合適的。Zhao X. and Zhu Q. (2020) 從文獻中總結了其它一些應變準則， 如下圖所示。在我們的研究中，使用0.005作為應變極限準則。
3 參考文獻
[1] Cavieres, P., et al. (2003) Three-Dimensional Analysis of Fracturing Limits Induced by Large Scale Underground Mining at El Teniente Mine. pp. 893-900.
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材料在沖擊、爆炸、高壓和動態應變率下的行為 第 2 版
中文（簡體） |2025 年 |ISBN-10：3031928776 |305 頁|Epub PDF （正確）
背景
單樁基礎在巖土工程與海洋工程中應用廣泛，其貫入過程直接影響承載力、沉降以及后期的服役性能。傳統的分析方法通常依賴于靜力學近似或經驗公式，但在高速貫入或復雜土體條件下，這類方法往往難以準確反映真實機理。為此，數值模擬技術逐漸成為研究單樁動力學行為的有力工具。
內容
本案例介紹一種基于 CEL（Coupled Eulerian–Lagrangian）方法 的單樁貫入模擬思路。CEL法通過在樁體采用
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概要
成像系統（例如顯微鏡）的衍射極限分辨率可以通過不同方式表征。在本文中，我建議使用在 OpticStudio 中計算的點擴散函數 (PSF) 來客觀衡量這些成像系統的分辨率。文中介紹了重疊圖像（探測器）平面上兩個點的 PSF 的兩種方法。第一種方法使用多重結構編輯器，第二種方法使用圖像模擬工具。文中比較了這兩種方法，并討論了它們的優缺點。
光學測量＞顯微
任務/系統視圖
亮點
?顯微鏡系統中光柵的全矢量分析
?在幾秒鐘內對復雜系統進行快速高性能分析
?光線追跡和物理光學建模之間的簡單切換
說明：光源
說明：透鏡系統
說明：樣品結構
說明：探測器
文章題目：《Strain rate effect of high purity aluminum single
crystals: Experiments and simulations》
文章doi：10.1016/j.ijplas.2014.10.002
推薦理由：作者研究了高純鋁不同應變率下單晶塑性變形的取向依賴性，不同應變率下的流動應力情況通過Laue Back-Reflection
聚丙烯(PP)適于制作一般機械零件、耐腐蝕零件和絕緣零件。近年來，越來越多汽車制造商選擇PP作為汽車保險杠、防擦飾條、門內柱及車門護板等汽車部件。在汽車進行結構設計、選材過程中，需要對汽車碰撞過程進行模擬，而車用材料在不同應變速率下的應力－應變曲線是汽車碰撞模擬成功的關鍵。材料在高應變速率下的應力－應變曲線常由高速拉伸試驗機測得，而目前高速拉伸測試面臨很多問題，如載荷震蕩嚴重、慣性力影響、系統阻尼比
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成像系統（例如顯微鏡）的衍射極限分辨率可以通過不同方式表征。在本文中，我建議使用在 OpticStudio 中計算的點擴散函數 (PSF) 來客觀衡量這些成像系統的分辨率。文中介紹了重疊圖像（探測器）平面上兩個點的 PSF 的兩種方法。第一種方法使用多重結構編輯器，第二種方法使用圖像模擬工具。文中比較了這兩種方法，并討論了它們的優缺點。
簡介
成像系統的性能與其分辨率有關
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<p><strong>【注意】本貼子只包含子程序文件</strong></p><p>基于<a href="https://www.yqgqt.org.cn/qa/6302" rel="noopener noreferrer" target="_blank">abaqus子程序</a>VUSDFLD編寫的由Einav與Randolph提出的西澳模型，用于求解軟黏土體劇烈變形后的強度變化，可應用于的大變形計算
