有限元后處理直接與數(shù)據(jù)圖片處理、論文撰寫(xiě)相關(guān)，除了典型的應(yīng)力張量與應(yīng)變張量外，ABAQUS還提供了大量可供使用者讀取的其他應(yīng)力/應(yīng)變/損傷參數(shù)，這都有助于結(jié)果的分析。今天喵星人就教你讀懂其中的應(yīng)力、應(yīng)變及損傷的后處理細(xì)節(jié)。

一、應(yīng)力相關(guān)

根據(jù)用戶(hù)手冊(cè)及后處理分類(lèi)，ABAQUS提供了三類(lèi)典型的后處理變量：

1.不變量

不變量的定義是指張量在坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)下保持不變的量。這些量反映了材料內(nèi)在的力學(xué)狀態(tài)，與觀察方向無(wú)關(guān)，因此常用于判斷材料的屈服、破壞或變形行為。

喵星人認(rèn)為以下幾種應(yīng)力相關(guān)不變量相對(duì)比較重要：

Mises：基于第四強(qiáng)度理論，用戶(hù)手冊(cè)定義如下：

Tresca：基于第三強(qiáng)度理論，用戶(hù)手冊(cè)定義如下：

Tresca equivalent stress, defined as the maximum difference between principal stresses.

Pressure：靜水壓力，注意正值為壓，負(fù)值為拉，用戶(hù)手冊(cè)定義如下： 

編輯 跳轉(zhuǎn)

Third Invariant：第三應(yīng)力不變量，用戶(hù)手冊(cè)定義如下：

編輯 跳轉(zhuǎn)

編輯 跳轉(zhuǎn)

這里，喵星人給出更加簡(jiǎn)潔的定義：

TRIAX：應(yīng)力三軸度，可用于評(píng)估斷裂行為，尤其適用于延性損傷模型，用戶(hù)手冊(cè)定義如下：

編輯 跳轉(zhuǎn)

2.主應(yīng)力

主應(yīng)力是指該點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)中僅存在正應(yīng)力、無(wú)剪應(yīng)力的特殊方向上的應(yīng)力值。其中第一、第二、第三主應(yīng)力分別是此狀態(tài)下最大、中間、最小的應(yīng)力值。

ABAQUS提供了以下幾種主應(yīng)力：

Max/Mid/Min Principal：第一、二、三主應(yīng)力，分別對(duì)應(yīng)最大、中間、最小主應(yīng)力。在判斷以脆性材料為主的第一強(qiáng)度理論時(shí)有奇效。例如在砌體結(jié)構(gòu)主壓破壞識(shí)別中，如下圖所示：

 

Max/Min In-Plane Principal：平面問(wèn)題最大/最小主應(yīng)力。

Max Principal(abs)：絕對(duì)值最大主應(yīng)力。

既然講到強(qiáng)度理論，喵星人就帶大家回憶一下材料力學(xué)四大強(qiáng)度理論：

3.應(yīng)力張量

如果你關(guān)心具體方向上的應(yīng)力分量，可以選擇S11、S22、S12等張量分量。具體方向與單元類(lèi)型相關(guān)，細(xì)節(jié)可參考我之前的文章《喵星人教你看懂不同類(lèi)型單元的應(yīng)力方向》。

二、應(yīng)變相關(guān)

根據(jù)用戶(hù)手冊(cè)及后處理分類(lèi)，ABAQUS提供了三類(lèi)典型的后處理變量：

1.不變量

喵星人認(rèn)為以下幾種應(yīng)變相關(guān)不變量相對(duì)比較重要：

PEEQ：等效塑性應(yīng)變，描述材料塑性變形的絕對(duì)值累積，用戶(hù)手冊(cè)定義如下：

 

典型的等效塑性應(yīng)變區(qū)域如下圖：

 

PEMAG：塑性應(yīng)變幅值，用戶(hù)手冊(cè)定義如下：

 

可見(jiàn)，相比PEEQ，PEMAG不考慮累積效應(yīng)，兩種僅在單調(diào)加載下相同。

AC YIELD：標(biāo)識(shí)“正在屈服”的區(qū)域，輸出0或1。適合用單色云圖顯示塑性區(qū)，如下圖所示。

 

2. 主應(yīng)變

與主應(yīng)力類(lèi)似，ABAQUS也提供主應(yīng)變輸出：

Max/Mid/Min Principal Strain：第一、二、三主應(yīng)變，分別對(duì)應(yīng)最大、中間、最小主應(yīng)變，在判斷第二強(qiáng)度理論時(shí)有奇效。

In-Plane Principal Strain：平面問(wèn)題最大/最小主應(yīng)變。

Max Principal(abs)：絕對(duì)值最大主應(yīng)變。

3.應(yīng)變張量

與應(yīng)力張量方向類(lèi)似，其中需要同學(xué)們注意的是：

E適用于幾何線性分析

LE為對(duì)數(shù)應(yīng)變，適用于大變形分析（開(kāi)啟幾何非線性）

PE為塑性應(yīng)變張量，用于描述不可恢復(fù)的變形

三、損傷相關(guān)

損傷在ABAQUS中應(yīng)用廣泛，尤其是材料失效分析中。

1. 混凝土損傷

這是大家喜聞樂(lè)見(jiàn)的損傷變量，有兩類(lèi)：

DAMAGEC（dc）：壓縮損傷變量，從0到1，1表示完全損傷。主要用來(lái)判斷壓潰區(qū)域與剪壓開(kāi)裂區(qū)域。

DAMAGET（dt）：拉伸損傷變量，同樣從0到1。主要用來(lái)判斷受拉開(kāi)裂區(qū)域，如下圖。

 

2. 鋼材損傷

SDEG：剛度退化標(biāo)量，也可用于混凝土。表示材料剛度的折減程度。

3. 內(nèi)聚力模型損傷

CSDMG：描述cohesive單元進(jìn)入軟化段后的損傷狀態(tài)。

4. 復(fù)合材料損傷

ABAQUS支持多種復(fù)合材料損傷變量：

DAMAGEFT/FC：用戶(hù)手冊(cè)中描述為：

Fiber tensile/ compressive damage variable.

這里毫無(wú)疑問(wèn)表征了纖維縱向的拉伸/壓縮損傷，如下圖。

DAMAGEMT/MC：用戶(hù)手冊(cè)中描述為：

Matrix tensile/ compressive damage variable.

直接翻譯為基體拉伸/壓縮損傷，喵星人通過(guò)實(shí)踐認(rèn)為這是纖維橫向受力的損傷，如果有不同的觀點(diǎn)，也可在評(píng)論區(qū)討論。

結(jié)語(yǔ)

ABAQUS中的變量雖多，但歸根結(jié)底都是為描述材料行為和判斷結(jié)構(gòu)狀態(tài)服務(wù)的。理解每個(gè)變量的物理意義，結(jié)合實(shí)際分析目標(biāo)選擇合適的輸出，才能讓仿真結(jié)果真正“說(shuō)話(huà)”。

如果你對(duì)某個(gè)變量還有疑問(wèn)，或者想了解更深入的應(yīng)用場(chǎng)景，歡迎在評(píng)論區(qū)留言！