韌性損傷的案例
【螺栓斷裂】Abaqus韌性損傷與剪切損傷準則---{ 問題答疑 +工程案例 + 模型文件 } ￥99.9
Abaqus中韌性金屬失效分析需要定義c點的損傷初始化準則，以及cd段的損傷演化（損傷后材料剛度退化路徑）。材料軟化后可持續承載，直到達到d點，材料失效，失去承載能力。
圖1-韌性金屬的全載荷區間應力-應變曲線
圖2-韌性金屬的損傷準則
ABAQUS為韌性金屬提供不同的損傷初始化準則，大致分為兩種類型：
金屬裂紋的損傷初始化準則，包括韌性準則（ductile damage、Johnson-Cook damage）和剪切準則（shear damage）。也就是圖2中紅框內的三個準則，它們都屬于金屬承載后產生裂紋的準則。
金屬板的徑縮不穩定損傷初始化準則，包括幾種成形極限圖，用于評估鈑金件的可成形性。也就是紅框外的幾個準則，不在本文討論范圍。
圖3-漸進損傷失效分類【摘自Abaqus材料本構模型導圖，完整版鏈接】
····································常見問題解答····································
······Q1: 韌性準則和剪切準則有何不同？
······A1: 韌性金屬開裂有兩種主要機理，基于唯象觀察，仿真模擬這兩種機理時用到不同的損傷起始準則（hooputra2004）：
機理1，由于內部（微裂紋）的成核、生長和孔隙的聚集產生的韌性斷裂，這種情況下ductile damage、Johnson-Cook damage兩種韌性準則是適用的，常見于拉伸工況。
圖4-機理1韌性斷裂
機理2，由于剪力帶局部化產生的剪切斷裂，這時shear damage比較適合，常見于剪切工況。
展開 金屬韌性損傷材料失效模型應用實例-Abaqus/Explicit鋼制管狀結構多工況沖擊損傷失效分析 ￥49.9
在常溫狀態下，大多數工程金屬具有較高的韌性，這種情況下，材料的失效分析通常會使用韌性損傷漸進失效模型。
如下圖所示，該模型完整的定義了材料的彈性階段、塑性階段、損傷起始與損傷演化。材料承載經歷彈塑性階段后達到損傷起始點a，繼續承載，損傷后的材料剛度折減，出現軟化，直到損傷參數D=1時，材料剛度退化為0，單元刪除。
韌性材料損傷漸進失效模型
工程案例：
鋼制管狀結構多工況沖擊損傷失效分析
上圖案例中的分析工況按閱讀順序依次是：
沖擊質量5kg，速度100m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度100m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度200m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度300m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度400m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度500m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度500m/s，桶厚20mm;
沖擊質量25kg，速度400m/s，桶厚50mm;
沖擊質量25kg，速度500m/s，桶厚50mm;
付費部分為鋼制管狀結構多工況沖擊損傷失效分析案例的9種工況共計9個inp文件壓縮包+CAE 源文件壓縮包。
展開 韌性結構概念之損傷控制結構
這里Angus給出一個定性結論（該結論是基于結構等效單自由度非線性動力反應譜大量數據的統計分析得到）:結構的屈服后剛度大是有利于于結構壓制高階振型的不利影響，有利于降低結構在地震下的峰值響應的離散性，有利于提高結構的韌性，但同時較大的屈服后剛度在其他滯回參數不變的前提下，會降低結構的耗能能力，會增加結構的層間加速度的峰值響應，不利于非結構構件的安全等等。所以再次驗證，評價一個結構參數的影響需要多指標同時進行，否則得到的結論就會有失公允。
前文根據圖2在損傷控制階段前滯回規則可以得到結論：主次結構需要有一個合理得剛度比和強度比，可以有效降低殘余變形。而且這個殘余變形可以通過理論推導定量的給出。那么帶來一個問題，這個問題也是做自復位韌性結構共同面對的：一定要追求靜力下的絕對的或者可忽略的殘余變形么？對于這個問題的而回答，可以說仁者見仁智者見智。如果肯定的回答，我們所定義的韌性結構的滯回規則就需要嚴格滿足一三象限的旗幟型規則。對于具有旗幟性滯回規則的結構，相較于在同等剛度/強度或者等效強度/剛度下的具有近似理想彈塑性普通鋼框架而言，則其耗能能力是顯著降低的，帶來的問題就是高階振型可能顯著影響（這里是可能），加速度響應會顯著提高。所以經過上述的討論，似乎基于不同屈服點鋼的損傷控制結構的性能可以介于完全復位和傳統框架結構之間的一種較優的選擇。從靜力的角度而言，合理的剛度/剛度的主次配比，它可以一定程度降低結構的殘余變形，從動力學的角度，由于相對較多的耗能和較大的屈服后剛度可以抑制高階振型的不利影響并降低層間加速度對非結構構件的損害。
展開 漸進性損傷與失效（主要是韌性金屬）-- 圖片未顯示的話，可郵箱PDF格式文件 ￥12
漸進性損傷與失效：概覽（Progressive damage and failure: overview）
一、漸進性損傷與失效
ABAQUS主要提供以下模型來預測漸進損傷與失效：
（1）韌性金屬的漸進損傷與失效（Progressive damage and failure for ductile metals）：
ABAQUS具有模擬韌性金屬漸進性損傷與失效的基本功能：（1）該損傷與失效模型可以與Mises、Johnson-Cook、Hill以及Drucker-Prager塑性模型聯合使用；（2）該損傷與失效模型支持定義支持一種或多種損傷初始準則，包括韌性ductile，剪切shear，成形極限圖forming limit diagram （FLD），成形極限應力圖forming limit stress diagram（FLSD），成形極限圖Müschenborn-Sonne forming limit diagram（MSFLD）和Marciniak-Kuczynski（M-K）準則。指定損傷初始準則后，材料剛度會根據指定的損傷演化規律進行漸進地退化。
漸進損傷與失效模型允許材料剛度呈現平滑退化，故適合準靜態和動態分析，比動態失效模型（Dynamic failure models）具有很大的優勢（注：ABAQUS/Explicit提供動態失效模型（Dynamic failure models），適用于高應變率動態問題）。
Johnson-Cook和M-K損傷初始準則不適用于ABAQUS/Standard分析（即隱式迭代方法）。
展開 
Abaqus-之延性損傷模型
如果材料模型中沒有定義損傷，Abaqus 將持續依據應力應變關系評估結構的行為。可以定義損傷初始化準則和損傷演化準則準確地表示材料軟化階段的行為。本文將簡要介紹延性損傷模型的損傷初始化和演化的定義。
在 Abaqus 材料模型中引入損傷
下圖顯示了經歷損傷的材料的應力應變行為。實線表示材料受損后的行為，而虛線表示沒有損傷時的材料響應。當應力超過材料的極限拉伸強度（UTS）后，材料的逐漸退化是由于損傷引起的。在圖中，σy0 和 εpl0 是損傷啟動時的 UTS 和等效塑性應變，εplf 是失效時的等效塑性應變。在失效點處，總體損傷變量達到 D = 1 的值。這個總體的損傷變量 D 包括材料中發生的所有活動損傷機制的綜合效應。損傷啟動時的 D 值為零，隨著材料完全破壞，它逐漸增加到 1。
要將損傷模型實現到有限元模擬中，必須考慮兩個方面。一是定義單元何時啟動損傷，另一個是在損傷啟動后單元中的應力如何演化。這篇文章詳細介紹了韌性損傷模型的這兩個方面。
延性損傷準則
這是一種基本的損傷模型，用于使用單軸試驗數據定義金屬的斷裂。在韌性金屬中，斷裂是由孔洞的形成、擴展和合并引起的。該損傷準則可與狀態方程和不同的塑性模型（如Mises、Johnson-Cook、Drucker-Prager和Hill）一起在Abaqus中使用。
損傷初始化
該模型假設啟動損傷時的等效塑性應變εplD是應力三軸度和應變率的函數。當材料積分點滿足以下條件時，損傷啟動即發生。
這里，ωD是隨著材料中的塑性變形單調增加的狀態變量，η是應力三軸度，而ε.pl是等效塑性應變率。應力三軸度的計算公式為：η=-P/q. 這里，p是應力張量的靜水壓力，q是von Mises等效應力。不同加載模式的應力三軸性值給出在下表中。
展開 Abaqus-之延性損傷模型
如果材料模型中沒有定義損傷，Abaqus 將持續依據應力應變關系評估結構的行為。可以定義損傷初始化準則和損傷演化準則準確地表示材料軟化階段的行為。本文將簡要介紹延性損傷模型的損傷初始化和演化的定義。
在 Abaqus 材料模型中引入損傷
下圖顯示了經歷損傷的材料的應力應變行為。實線表示材料受損后的行為，而虛線表示沒有損傷時的材料響應。當應力超過材料的極限拉伸強度（UTS）后，材料的逐漸退化是由于損傷引起的。在圖中，σy0 和 εpl0 是損傷啟動時的 UTS 和等效塑性應變，εplf 是失效時的等效塑性應變。在失效點處，總體損傷變量達到 D = 1 的值。這個總體的損傷變量 D 包括材料中發生的所有活動損傷機制的綜合效應。損傷啟動時的 D 值為零，隨著材料完全破壞，它逐漸增加到 1。
要將損傷模型實現到有限元模擬中，必須考慮兩個方面。一是定義單元何時啟動損傷，另一個是在損傷啟動后單元中的應力如何演化。這篇文章詳細介紹了韌性損傷模型的這兩個方面。
延性損傷準則
這是一種基本的損傷模型，用于使用單軸試驗數據定義金屬的斷裂。在韌性金屬中，斷裂是由孔洞的形成、擴展和合并引起的。該損傷準則可與狀態方程和不同的塑性模型（如Mises、Johnson-Cook、Drucker-Prager和Hill）一起在Abaqus中使用。
損傷初始化
該模型假設啟動損傷時的等效塑性應變εplD是應力三軸度和應變率的函數。當材料積分點滿足以下條件時，損傷啟動即發生。
這里，ωD是隨著材料中的塑性變形單調增加的狀態變量，η是應力三軸度，而ε.pl是等效塑性應變率。應力三軸度的計算公式為：η=-P/q. 這里，p是應力張量的靜水壓力，q是von Mises等效應力。不同加載模式的應力三軸性值給出在下表中。
展開 Abaqus霍普金森壓桿仿真插件：autoSHPB_V2.2 ￥58
1.2.總體功能
本插件涵蓋SHPB仿真全流程，建模除了包含撞擊桿-入射桿-透射桿和圓柱試樣外，還包含整形片和吸收桿，示例材料包含鋼材、鋁合金、銅，部分本構參數包含金屬線彈性、J-C塑性和J-C損傷、韌性損傷等，能輸出入射桿、透射桿件中間點位置的（工程）名義應變、真實應變、真實應力的時域曲線，主要功能如下：
①建模包含撞擊桿、整形片、入射桿、透射桿、吸收桿；
②在插件界面設置好參數后，一鍵全流程仿真，無需手動輔助，自動完成幾何-網格-材料-接觸設置-載荷-場輸出-歷史輸出等流程；
③可選擇桿件材料（鋼桿、鋁桿兩種可選）；
④可設置整形片（鋁、黃銅可選）；
⑤試樣為金屬塑性及損傷Johson-Cook本構，具備材料失效單元刪除；
⑥可設置端面有無摩擦力影響，研究摩擦力對試樣變形影響；
⑦云圖結果：位移、速度、柯西應力、Mises應力、（工程）名義應變、真實應變、等效塑性應變等；
⑧曲線結果：（工程）名義應變、真實應變、真實應力、端面摩擦力、端面接觸力等。
展開 XM-12 不銹鋼試樣高溫拉伸試驗解析
圓柱拉伸試樣的有限元分析
將修訂后的曲線數據導入Abaqus 有限元分析軟件，對拉伸試樣的韌性損傷閥值D 進行分析，如圖6所示。可以看出圓柱形光滑拉伸試樣在拉伸至斷裂過程中，試樣中心區域的DUCTILE 值最先達到1。
圖6 拉伸試樣有限元韌性損傷D 值
分析表明：對于XM-12 材質圓柱形光滑拉伸試樣，在其拉伸過程中最先發生材料失效的區域是試樣截面的中心部位；并且分析結果也體現了材料在1050℃時良好的塑韌性，這與圖5 真實應力應變的修訂曲線結果相一致。
總結
XM-12 材料真實應力-應變曲線修訂總結：
⑴高溫拉伸試驗中，由于光滑圓柱形試樣的有效加熱部位會隨試樣的長度變化而產生波動，因此按長度變化進行繪制的真實應力應變曲線存在較大的誤差；
⑵利用圖形法，對光滑圓柱形試樣變形過程中直徑變化規律的分析和數據修訂，可以獲得較為準確真實的應力-應變曲線；
⑶利用Abaqus 有限元分析，光滑圓柱形試樣拉伸變形過程中，頸縮部位的中心首先達到損傷D 值，斷裂由心部擴展到頸縮截面，對真實應力-應變過程中曲線的變化形成較好的理論支持；
⑷修訂后的真實應力-應變曲線較好地描述了材料拉伸過程中的變化規律，對鍛造工藝編制具有很好的指導意義。
展開 ABAQUS單軸拉伸仿真分析與試驗對比
模型設置
模型難點在材料設置上，采用韌性損傷準則，考慮應力三軸度，損傷演化等。
應在場變量輸出中勾選剛度退化、損傷起始準則及單元刪除。
3. 結果對比
頸縮
斷裂
【10月25-27日 上海】ABAQUS高級通用技術專題培訓
專家主頁：https://www.yqgqt.org.cn/z/394270
案例展示
圖 1 娃娃機仿真-鉸接與軸向Connector
圖2 周期性媒介-憤怒的小鳥
圖3 韌性損傷-振金遇到滅霸的戰刀
圖 4 彈簧下樓梯-顯式動力學
圖5 風吹國旗-柔性結構流固耦合
圖6 鋼鐵俠-后處理坐標變換
圖7 無人機抓捕-超柔性網繩動力學
圖8 陀螺仿真-Hinge連接器運動
二、課程背景
針對Abaqus有限元分析在航空航天、汽車、船舶等各個工程領域應用時常見的建模疑問，歸納整理了幾個高級通用技術專題，通過理論+操作層面的深入學習，徹底弄懂各種建模參數設置的理論依據，并掌握實際應用的方法，這些通用技術適用于各個工程領域的模擬分析。
因涉及專題較多，各細分專題內容需要深入學習與實操練習，故本次高級培訓擬分三期進行，按通用性程度分為每期必講內容與每期選講內容。
三個期次培訓內容的側重點不同，分別涉及復雜裝配體結構分析/材料本構與材料失效問題/流固耦合問題，學員可根據需要選擇相應期次參加培訓。
三、適用人員
現對第一期（Abaqus復雜裝配體結構分析通用技術專題）培訓進行招生，該課程是常用的結構有限元分析高級應用教學，對簡單結構件及復雜裝配體工程結構的靜力學、動力學、屈曲、傳熱與模態分析建模建模方法進行詳細講解，涉及普遍的工程有限元線性、非線性問題，適合具有一定Abaqus基礎的高校學生及各企事業單位相關科研人員、工程師。
四、時間和地點
第一期9月26-28日，上課時間為3天，上海，Abaqus復雜裝配體結構分析通用技術專題培訓，具體時間-地點開課前兩周時間通知。
展開 【10月25-27日 上海】ABAQUS高級通用技術專題培訓
專家主頁：https://www.yqgqt.org.cn/z/394270
腦洞大開的趣味案例展示
圖1 韌性損傷-振金遇到滅霸的戰刀
點擊查看：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/440358
圖2 周期性媒介-憤怒的小鳥
點擊查看：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c13147
圖 3 娃娃機仿真-鉸接與軸向Connector
點擊查看：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/419806
圖 4 彈簧下樓梯-顯式動力學
點擊查看：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/365368
圖5 鋼鐵俠-后處理坐標變換
點擊查看：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/371513
圖6 冰棍多米諾仿真-掌握Abaqus強大的重啟動分析技術
點擊查看：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/364285
圖7 牛頓擺的Abaqus仿真模擬
點擊查看：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/439972
圖8 風吹國旗-柔性結構流固耦合
點擊查看：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/374879
二、課程背景
針對Abaqus有限元分析在航空航天、汽車、船舶等各個工程領域應用時常見的建模疑問，歸納整理了幾個高級通用技術專題，通過理論+操作層面的深入學習，徹底弄懂各種建模參數設置的理論依據
展開 
【5月29-31日 杭州】ABAQUS高級通用技術之流固耦合專題培訓
專家主頁：https://www.yqgqt.org.cn/z/394270
腦洞大開的趣味案例展示
圖1 韌性損傷-振金遇到滅霸的戰刀
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圖2 周期性媒介-憤怒的小鳥
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圖 3 娃娃機仿真-鉸接與軸向Connector
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圖 4 彈簧下樓梯-顯式動力學
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圖5 鋼鐵俠-后處理坐標變換
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圖6 冰棍多米諾仿真-掌握Abaqus強大的重啟動分析技術
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二、課程背景
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展開 楔橫軋多楔成形鋁合金連桿的模擬
韌性損傷分析
軋件的損傷程度預測分析，如圖6 所示。從圖中可以看出，軋件桿部中心區域以及夾持桿末端損傷程度較大，軋件桿部中心區域易產生心部疏松或心部裂紋，夾持桿末端容易產生凹心缺陷。
圖6 軋件的損傷程度預測分析
結論
⑴利用DEFORM-3D 有限元軟件對多楔楔橫軋鋁合金連桿成形過程進行數值仿真分析，獲得應力應變場的變化規律，探索其變形、缺陷產生機理，為今后進一步研究楔橫軋多楔零件的精確成形及金屬流動提供了理論參考依據。
⑵在軋制過程中，軋件中間細桿部和夾持桿部變形劇烈，變形量大，金屬流動復雜，容易產生疏松、裂紋、頸縮等缺陷，建議進一步研究采取適當的軋制工藝，來降低缺陷發生的概率。
高級工程師，主要研究高強鋁合金的制備、組織及性能，工程材料的性能分析與數值模擬等，參與完成的水電站鋼襯鋼筋混凝土引水壓力管道仿真結構模型試驗研究項目獲得廣西科技進步一等獎。
展開 【4月24-26日 杭州】ABAQUS高級通用技術之流固耦合專題培訓
專家主頁：https://www.yqgqt.org.cn/z/394270
腦洞大開的趣味案例展示
圖1 韌性損傷-振金遇到滅霸的戰刀
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圖2 周期性媒介-憤怒的小鳥
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圖 3 娃娃機仿真-鉸接與軸向Connector
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圖 4 彈簧下樓梯-顯式動力學
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圖5 鋼鐵俠-后處理坐標變換
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圖6 冰棍多米諾仿真-掌握Abaqus強大的重啟動分析技術
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圖7 牛頓擺的Abaqus仿真模擬
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圖8 風吹國旗-柔性結構流固耦合
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二、課程背景
針對Abaqus有限元分析在航空航天、汽車、船舶等各個工程領域應用時常見的建模疑問，歸納整理了幾個高級通用技術專題，通過理論+操作層面的深入學習，徹底弄懂各種建模參數設置的理論依據，并掌握實際應用的方法
展開 【12月20-22日 杭州】ABAQUS高級通用技術之材料本構模型與失效問題專題培訓
損傷與失效如金屬材料漸進損傷和失效、復材損傷與失效、脆性開裂、混凝土損傷與失效等，另外，連接器的損傷與失效也會涉及。課程中會對這些材料本構模型與損傷失效模型的使用注意事項（互斥性與組合性）進行詳細講解，并基于通用材料試驗規范講解材料本構參數的獲取方法。案例內容涉及普遍的工程有限元線性、非線性問題，適合使用Abaqus高校學生及各企事業單位相關科研人員、工程師。
四、時間地點
第二期Abaqus材料本構模型與失效問題專題
12月20日-12月22日（三天） 杭州
具體地點及報道詳情開課前一周時間通知。
五、培訓大綱
六、授課方式與課外福利
理論講解+軟件實際操作練習+案例step by step講解
參加培訓可共享鄧老師多年積累的Abaqus材料庫資源USim_MAT.lib，涉及廣泛的材料本構與失效模型參數。
除培訓涉及的所有CAE文件+課程資料之外，參加培訓的學員可任意指定獲取10個USim公眾號文章中的案例CAE文件。
七、培訓費用
1、3980元/三天，培訓費用包含培訓費、資料費、證書費、午餐費，住宿及晚餐費自理。
2、持本人學生證或教師證享有8.5折優惠。
4、同單位報名2人享9折優惠，3人以上（含）享8.5折優惠。
5、12月10日前付款，個人返現400元（300元現金+100元視頻抵用券）；12月10日后付款，個人返現150元（100元現金+50元視頻抵用券）。
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