ABAQUS 2Dhashin漸進損傷失效準則Standard不同于Explicit,及單元不刪除

ABAQUS顯式和隱式Hashin失效的損傷起始判斷準則一致,但是單元刪除策略不同,如下ABAQUS幫助文檔中提到:

1. Standard中,Hashin中所有的失效模式中的損傷系數達到dmax才會認為材料失效。

2. Explicit中,當任意纖維失效模式(纖維拉伸或壓縮)中的損傷系數達到dmax即認為材料失效。

ABAQUS 2Dhashin漸進損傷失效準則Standard不同于Explicit,及單元不刪除的圖1

我們回頭來看Hashin失效準則:

ABAQUS 2Dhashin漸進損傷失效準則Standard不同于Explicit,及單元不刪除的圖2

隱式計算中,當纖維拉伸失效準則中的失效系數達到1時,材料點還在基體方向繼續有承載。而顯式計算中,纖維拉伸失效滿足后,材料點在基體方向即沒有承載能力。

但是滿足上面的條件還不足以刪除單元,幫助文檔中提到:

1. 隱式計算中需要所有單元截面所有的材料點失效,才會判斷刪除單元。

2. 顯式計算中所有單元截面處任意一個材料點失效,即可判斷單元刪除。

ABAQUS 2Dhashin漸進損傷失效準則Standard不同于Explicit,及單元不刪除的圖3

 例如一個殼單元中可能有3個材料點(積分點),當其中一個材料點失效時,顯式計算中單元即刪除,隱式計算中單元可以繼續承載。

總結:

1 隱式計算更為保守,需要所有的失效模式達到最大損傷系數,判斷材料點的失效,所有截面的所有材料點失效才能判斷刪除單元。

2.顯式計算中,纖維拉伸/壓縮失效模式達到最大損傷系數,判斷材料點的失效,所有截面的任一材料點失效即會刪除單元。

題外話:在顯式計算中,會出現某些復雜應力狀態下(例如開孔件拉伸),即使滿足了Hashin失效準則,單元仍然具有承載能力。這與ABAQUS內部刪除單元策略有關。不過通過自寫vumat已經可以解決abaqus顯式計算中滿足2D hashin失效而不刪除單元的問題。

下圖是損傷后云圖(左邊為兩個子程序云圖,損傷判斷略有不同)與ABAQUS的Hashin接近:

ABAQUS 2Dhashin漸進損傷失效準則Standard不同于Explicit,及單元不刪除的圖4

 在ABAQUS的Hashin失效準則中有一個系數,默認該系數為0,此時纖維方向是最大應力準則,該系數為1是才是Hashin失效,這個需要十分小心(都是淚得出的結論)。

ABAQUS 2Dhashin漸進損傷失效準則Standard不同于Explicit,及單元不刪除的圖5ABAQUS 2Dhashin漸進損傷失效準則Standard不同于Explicit,及單元不刪除的圖6

上圖是系數為1(hashin)和0(最大應力)時的系統/子程序纖維損傷云圖。 

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