Abaqus中最簡單的塑性斷裂模型

之前材料壓潰斷裂一直用Ls-dyna計算的,但考慮Abaqus利用Python參數化建模的優越性,所以采用Abaqus分析材料的壓潰斷裂。對標Ls-dyna的雙線性塑性材料模型MAT-24,考慮失效應變這一個斷裂指標。

材料參數:這里選擇Abaqus中最常用的金屬斷裂模型——Ductile Damage(延性損傷),材料參數如下:

Abaqus中最簡單的塑性斷裂模型的圖1

材料參數模型(熱膨脹可忽略)

其中關于損傷失效的參數為

*Damage Initiation, criterion=DUCTILE    ****

0.1, 0.3333, 0.

損傷開始,需要指定損傷應變,應力三軸度,應變率

*Damage Evolution, type=DISPLACEMENT

0.0,

損傷演化,需要指定演化路徑,比如這里指定位移為零

參考USim大佬公眾號給的應力三軸度圖表,這里簡單地取0.3333。

Abaqus中最簡單的塑性斷裂模型的圖2

分析步:為了計算效率,這里采用顯式分析,時間為1e-4

Abaqus中最簡單的塑性斷裂模型的圖3

顯示分析步


模型:采用一個正方體C3D8R單元,背面的三個面施加對稱約束,+Z面給定一個幅值為1的位移載荷。

Abaqus中最簡單的塑性斷裂模型的圖4

長寬高均為1的正方體


結果:提取該單元的應變和Mises應力,給了不同的損傷起始應變和損傷演化斷裂位移,最后的結果如下圖

Abaqus中最簡單的塑性斷裂模型的圖5


很明顯,損傷開始的起裂應變(Fracture Strain)就是材料損傷開始的等效塑性應變,而損傷演化中的位移類型中指定的失效位移(Displacement at Failure)就是從損傷開始到材料完全失效斷裂的位移值。

注意Fracture和Failure這兩個單詞的區別,Fracture可理解為金屬材料內部孔洞的成核、生長和聚并形成的微裂紋對材料性能的軟化影響,Failure是材料的完全失效,即不能承載,發生整個材料的完全斷裂。而Ls-dyna中MAT-24材料中的失效應變用的FAIL,即失效應變,如果想讓兩者一致,在Abaqus中只需指定Displacement at Failure為零,即開始損傷就定為失效。

另外,損傷演化一定要指定,否則整個失效模型無效,如圖中藍色的點線,沒有給定損傷演化,則材料按照給定的塑性參數計算響應。

Abaqus中最簡單的塑性斷裂模型的圖6

PEEQ=0.2971, Mises = 443

Abaqus中最簡單的塑性斷裂模型的圖7

PEEQ=0.3265, Mises = 395 (材料開始軟化)

Abaqus中最簡單的塑性斷裂模型的圖8

PEEQ=0.4929, Mises = 15.88

接近失效應變(位移),下一幀單元失效,直接刪除。

登錄后免費查看全文
立即登錄
App下載
技術鄰APP
工程師必備
  • 項目客服
  • 培訓客服
  • 平臺客服

TOP

3
2
34