木材三維彈塑性本構子程序開發

一。問題介紹

    木材的本構模型是采用連續體單元建模模擬木材彈塑性響應的基礎,然而木材復雜的力學性質常常為其本構模型的建立帶來困難。木材力學性質的復雜性主要表現在: 

  1. 不同方向的強度值和剛度值各不相同;

  2. 同一方向的抗拉強度和抗壓強度之間存在差異;

  3. 不同形式荷載作用下材料的響應不同,壓力作用下材料的表現以延性為主, 而拉力和剪力作用下材料的破壞呈脆性。

木材在復雜應力狀態下的彈塑性本構模型。以經典彈塑性力學為框架,該本構模型建立在如下四個基本假設的基礎之上: 

  1. 木材在彈性階段是理想的橫觀各向同性材料;

   2. 材料的屈服符合簡化的 Hashin 屈服準則;

   3. 材料在受拉和受剪屈服之前是理想線彈性的,屈服之后進入塑性流動階段;

   4. 材料受壓初始屈服之前是理想線彈性的,屈服之后進入應變硬化階段,隨 著屈服面的轉移到達最終屈服面后進入完全的塑性流動。

二。子程序編寫流程

本工作室在三維hashing模型的基礎上,利用Abaqus軟件平臺,開發了完整的木材的彈塑性本構umat子程序,包含木材完整的彈性、塑性、強化以及軟化階段。編寫子程序的流程如下:

編寫流程.png

三。結果驗證

通過如下圖的木材模型進行驗證:

結果1.jpg

該模型在受壓、受剪及受拉的工況下,應力應變曲線如下所示:

木材三維彈塑性本構子程序開發的圖3

該子程序還有以下特征:

  1. 能計算靜力非線性

   2. 收斂性好 

   3. 能計算復雜應力狀態 

附件為本子程序參考的文獻,供大家學習探討~

木材三維彈塑性本構子程序開發的圖42. 木材的力學性質試驗研究及數值模擬方法.pdf

最后,大家有關于Abaqus二次開發的相關需求可以添加管理員扣扣:3045552826,微信:CAE320,同時也歡迎大家關注“320科技工作室”的微信公眾號,掃一掃二維碼即可關注~~

木材三維彈塑性本構子程序開發的圖5

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