應變率效應的案例
基于CEL法的單樁基礎貫入過程模擬：考慮應變軟化與應變率效應 ￥100
在模型構建中，除考慮土體強度隨埋深的變化外，還引入了 應變軟化 與 應變率效應 兩個關鍵因素。應變軟化反映了土體在達到峰值強度后強度逐漸降低的特性，對預測貫入阻力和樁周土體擾動范圍具有重要意義。而應變率效應則考慮了土體在高速加載下強度和剛度隨加載速率的增加而提高的規(guī)律。這兩者在樁貫入問題中往往是同時存在的：軟化決定了樁入土后的長期穩(wěn)定性，速率效應則主導了瞬時的動力響應。
通過研究，可以得到以下幾點主要認識：
軟化效應：若忽略，可能會高估貫入阻力，導致溜樁等事故發(fā)生。
速率效應：對貫入速度較大的情況，土體等效強度提升明顯，使樁貫入力顯著增大；但該效應在慢速貫入下相對有限。
相比傳統(tǒng)有限元方法，CEL模擬不僅能捕捉樁端土體的流動與回填現(xiàn)象，還能清晰展現(xiàn)樁周土體擾動區(qū)的形成與演化。提供了一個更接近實際工況的分析工具。
應用領域
樁體、軟土貫入儀器貫入過程等軟土大變形領域
展開 基于CEL法的單樁基礎貫入過程模擬（考慮應變軟化與應變率效應） ￥50
<p><strong>【注意】考慮到后臺咨詢較多，最新帖子更新了子程序與CEL建模的講解視頻，請大家按需購買</strong></p><p><a href="https://www.yqgqt.org.cn/post/1983546" rel="noopener noreferrer" target="_blank">基于CEL法的單樁基礎貫入過程模擬：考慮應變軟化與應變率效應_abaqus cel實例 ABAQUS二次開發(fā)-技術鄰</a></p><p>在abaqus軟件中基于<a href="https://www.yqgqt.org.cn/service/abaqus_cel" rel="noopener noreferrer" target="_blank">CEL</a>法的分層地基單樁基礎貫入過程模擬，通過編寫VUSDFLD子程序考慮了軟土的應變軟化效應與應變率效應。</p><p>以某海上風機項目為背景，為節(jié)約計算資源，建立了1/8模型。</p><p>附件包含CAE模型、應變軟化與應變率效應子程序，以及包含CEL法的建模、材料屬性設置、接觸關系設置等的資料以及一個演示視頻。
展開 AbaqusRC梁落錘沖擊模擬混凝土考慮應變率的本構
經(jīng)建模驗證過的，考慮混凝土應變率效應的混凝土本構 想要交流可以?v：wangh2444
abaqus子程序VUSDFLD——考慮應變率與應變軟化效應的軟土模型 ￥25
<p><strong>【注意】本貼子只包含子程序文件</strong></p><p>基于<a href="https://www.yqgqt.org.cn/qa/6302" rel="noopener noreferrer" target="_blank">abaqus子程序</a>VUSDFLD編寫的由Einav與Randolph提出的西澳模型，用于求解軟黏土體劇烈變形后的強度變化，可應用于的大變形計算。</p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/202306/f69f50d42a81489ea1cb5e7a03da5c14.png" title="8$U(VZ82]O{OEMQB}[P(ZMB.png" alt="8$U(VZ82]O{OEMQB}[P(ZMB.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202306/f69f50d42a81489ea1cb5e7a03da5c14.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202306/f69f50d42a81489ea1cb5e7a03da5c14.png?image_process=/format,webp" data-initial-src="https://img.jishulink.com/upload/202306/f69f50d42a81489ea1cb5e7a03da5c14.png">
</div><p>文獻來源：Combining upper
展開 
基于Abaqus的高純鋁不同應變率下單晶塑性變形的取向依賴性研究
文章題目：《Strain rate effect of high purity aluminum single
crystals: Experiments and simulations》
文章doi：10.1016/j.ijplas.2014.10.002
推薦理由：作者研究了高純鋁不同應變率下單晶塑性變形的取向依賴性，不同應變率下的流動應力情況通過Laue Back-Reflection 技術測量，并提出了兩類單晶本構模型用于預測單晶不同應變率的應力響應的能力，研究表明，相較于傳統(tǒng)的單晶冪律流動模型，所提出的另外的唯象和位錯密度模型很好捕捉了應變率效應，提出的唯象模型參數(shù)少，便于擬合，物理模型參數(shù)更多，但物理意義更明確，這在捕捉單晶多滑移系開動時提供了更準確的預測（更接近實驗結果）。
展開 LS-DYNA中的操作及設置（五）（應變率，質量縮放）
本文翻譯自官方文檔，原文鏈接：
https://www.dynasupport.com/howtos/general
一、應變率（Strain rate）
應變率效應不僅與加載速率有關，還與試件的尺寸、形狀有關。在單軸拉伸試驗中，假如試件發(fā)生均勻變形，也就是沒有頸縮等局部化現(xiàn)象，那么應變率在試件中的分布是均勻的，此時有：
長度的變化為deltaL = r * time
工程應變為deltaL/L = r * time/L
工程應變率為strain per time = r/L
真實應變為ln(1+ engineering strain) = ln(1+ r*time/L)
真實應變率隨時間的導數(shù)為d(true strain)/dt = [ln(1+r*time2/L) - ln(1+r*time1/L)]/(time2-time1)
其中，L為試件長度；r為加載速率。
當然,事實上試件中的應變率并不是均勻分布的，所以我們需要在分析中給定一個應變率的變化范圍。為了估算應變率，我們可以針對有代表性的單元進行高精度的預分析，并輸出應變率（set STRFLG=1 in *DATABASE_EXTENT_BINARY）。還可以使用*DATABASE_BINARY_D3THDT 和 *DATABASE_HISTORY_SHELL這兩個關鍵字來輔助完成這一目標。
展開 LS-DYNA中的*MAT_PLASTIC_KINEMATIC模型
那么此時*MAT_PLASTIC_KINEMATIC模型可表示如下：
三、需要輸入的參數(shù)
在LS-DYNA中，此模型需要輸入以下參數(shù)：
MID ------ material ID，不超過8字符；
RO ------ 密度；
E ------ 彈性模量；
PR ------ 泊松比；
SIGY ------ 屈服應力；
ETAN ------ 切線模量；
BETA ------ 硬化參數(shù)，0到1之間；
SRC ------ 應變率參數(shù)C，此值如果為0則不考慮應變率效應；
SRP ------ 應變率參數(shù)P， 此值如果為0則不考慮應變率效應；
FS ------ 失效應變，此時刪除單元；
VP ------ 考慮應變率效應的方法：VP = 0 為縮放屈服應力（默認），VP = 1 為調用粘塑性公式。
注1：如不考慮應變力率效應，則應同時設置SRC和SRP為0；
注2：有效應變的應變率是從應變率張量的塑性部分經(jīng)過迭代計算得到的，調用粘塑性公式可以減少有效應變率的噪聲但會增加一點計算時間。
展開 利用ABAQUS的VUMAT子程序模擬霍普金森（Hopkinson）桿試驗
這一期我們聊下，通過ABAQUS/VUMAT，如何研究材料的高應變率動態(tài)特性。具體的就是模擬Hopkinson桿（SHPB）試驗。
1. 材料的應變率敏感性
為了研究這個問題，我翻箱倒柜，找到了當年讀書時候的教材。
余同希版本的《工程塑性力學》在第11章對塑性動力學相關內容做了簡介。其中就涉及高應變率下材料的動態(tài)特性以及SPHB試驗的內容。
不過遺憾的是，當年這門課程老師并未上到這，這部分屬于選學內容。
于是借此機會，我把這部分選學內容給補上了。
? 應變率
應變率，顧名思義，就是應變的變化率。我們經(jīng)常處理的靜力計算中，都是準靜態(tài)加載，本構中是沒有考慮應變率的。
但是對于高速加載問題，實際的試驗表明，加載的速率影響到應變速率，進而會對材料應力應變關系造成顯著影響。
? 本構
為了考慮這種應變率效應，就需要在本構關系中引入應變率。
比如：
這個本構很容易理解，就是在原有計算準靜態(tài)的基礎上，通過應變率對結果進行縮放。
2. SHPB測試
SHPB是進行材料高應變率效應研究的有效手段。試驗的裝置如下：
搞過聲學的人看到這個圖可能會比較熟悉，因為有一類測量材料隔聲性能的裝置和這個很像。
力是以波的形式傳播的，這一點和聲音的傳播也是相似的。通過入射桿和透射桿采集到的數(shù)據(jù)進行處理就能夠獲取材料的應力應變曲線。
注意了，這個試驗的數(shù)據(jù)不是直接從試驗件上獲取的，是間接測量的。材料的隔聲測量也是如此。因此后面采用ABAQUS仿真的時候，對于結果的處理也要按照這種方式進行。
教材給出了較為典型的試驗采集結果：
對上圖的數(shù)據(jù)按照如下的公式處理可以得到應變率和應力應變曲線：
3.
展開 如何在ABAQUS中嵌入Cowper-Symonds本構模型 ￥49
1977年，G.R.Cowper和P.S.Symonds兩位學者提出了Cowper-Symonds（C-S）本構模型，該模型考慮了材料的應變率效應，在工程碰撞沖擊領域應用中被廣泛應用，C-S本構模型表達式如下所示。
C-S本構模型分為應變率模型和材料分段線型塑性模型兩部分，在ABAQUS中嵌入C-S本構模型時，先輸入材料分段線性塑性模型（材料靜態(tài)應力-應變曲線），再疊加應變率效應模型。
本文詳述在ABAQUS中嵌入Cowper-Symonds本構模型的流程。
Johnson-Cook本構模型及材料數(shù)據(jù)庫的介紹（轉載）
Johnson-Cook 本構模型和斷裂準則是 Johnson 和 Cook 在上個世紀八十年代提出的，被廣泛應用于沖擊領域，Johnson、Cook 等學者對等材料進行了不同應變率和溫度下的霍普金森拉桿、扭轉試驗，通過數(shù)值模擬與試驗結果對比，標定了 12 種材料的 Johnson-Cook 本構模型的參數(shù)；提出了考慮了大應變、高溫以及高應力影響的斷裂準則，并通過 Taylor 撞擊試驗與數(shù)值模擬的對比進行驗證。
J-C模型已經(jīng)研究得比較成熟，國內外有諸多文獻發(fā)表。其將材料加工硬化效應、應變率效應和溫度效應解耦，方程形式比較簡單，便于工程應用。J-C模型已內置在很多大型商業(yè)有限元軟件如Abaqus中，在材料加工、汽車耐撞性檢驗、高鐵安全性測試、鳥撞飛機模擬等領域中得到了廣泛應用，為材料和結構設計提供了寶貴的技術參數(shù)和參考信息。但是，數(shù)值模擬的預測能力很大程度上依耐于模型參數(shù)的準確性，因此必須對材料J-C模型參數(shù)進行細致地實驗標定。
方程(1)和(2)右邊三項分別代表加工硬化效應、應變率效應和溫度效應對流動應力或斷裂應變的影響。式中A、B、C、n、m以及D1- D5均為模型參數(shù)。
圖 1 Johnson-Cook模型應用實例
南京智能制造研究院正致力于建設全面的Johnson-Cook材料數(shù)據(jù)庫，目前已擁有上千種不同牌號的數(shù)據(jù)，如有需要請聯(lián)系洽談。
圖2 Johnson-Cook材料數(shù)據(jù)示例
展開 Johnson-Cook本構參數(shù)的重要性（轉載）
原文鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/09d99b78-ceab-4799-8c88-893e1a77affa
Johnson-Cook 本構模型和斷裂準則是 Johnson 和 Cook 在上個世紀八十年代提出的，被廣泛應用于沖擊領域，Johnson、Cook 等學者對等材料進行了不同應變率和溫度下的霍普金森拉桿、扭轉試驗，通過數(shù)值模擬與試驗結果對比，標定了 12 種材料的 Johnson-Cook 本構模型的參數(shù)；提出了考慮了大應變、高溫以及高應力影響的斷裂準則，并通過 Taylor 撞擊試驗與數(shù)值模擬的對比進行驗證。
J-C模型已經(jīng)研究得比較成熟，國內外有諸多文獻發(fā)表。其將材料加工硬化效應、應變率效應和溫度效應解耦，方程形式比較簡單，便于工程應用。J-C模型已內置在很多大型商業(yè)有限元軟件如Abaqus中，在材料加工、汽車耐撞性檢驗、高鐵安全性測試、鳥撞飛機模擬等領域中得到了廣泛應用，為材料和結構設計提供了寶貴的技術參數(shù)和參考信息。但是，數(shù)值模擬的預測能力很大程度上依耐于模型參數(shù)的準確性，因此必須對材料J-C模型參數(shù)進行細致地實驗標定。
方程(1)和(2)右邊三項分別代表加工硬化效應、應變率效應和溫度效應對流動應力或斷裂應變的影響。式中A、B、C、n、m以及D1- D5均為模型參數(shù)。
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Johnson-Cook本構在仿真中的應用（轉載）
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Johnson-Cook 本構模型和斷裂準則是 Johnson 和 Cook 在上個世紀八十年代提出的，被廣泛應用于沖擊領域，Johnson、Cook 等學者對等材料進行了不同應變率和溫度下的霍普金森拉桿、扭轉試驗，通過數(shù)值模擬與試驗結果對比，標定了 12 種材料的 Johnson-Cook 本構模型的參數(shù)；提出了考慮了大應變、高溫以及高應力影響的斷裂準則，并通過 Taylor 撞擊試驗與數(shù)值模擬的對比進行驗證。
J-C模型已經(jīng)研究得比較成熟，國內外有諸多文獻發(fā)表。其將材料加工硬化效應、應變率效應和溫度效應解耦，方程形式比較簡單，便于工程應用。J-C模型已內置在很多大型商業(yè)有限元軟件如Abaqus中，在材料加工、汽車耐撞性檢驗、高鐵安全性測試、鳥撞飛機模擬等領域中得到了廣泛應用，為材料和結構設計提供了寶貴的技術參數(shù)和參考信息。但是，數(shù)值模擬的預測能力很大程度上依耐于模型參數(shù)的準確性，因此必須對材料J-C模型參數(shù)進行細致地實驗標定。
方程(1)和(2)右邊三項分別代表加工硬化效應、應變率效應和溫度效應對流動應力或斷裂應變的影響。式中A、B、C、n、m以及D1- D5均為模型參數(shù)。
展開 Johnson-Cook本構參數(shù)其重要性（轉載）
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Johnson-Cook 本構模型和斷裂準則是 Johnson 和 Cook 在上個世紀八十年代提出的，被廣泛應用于沖擊領域，Johnson、Cook 等學者對等材料進行了不同應變率和溫度下的霍普金森拉桿、扭轉試驗，通過數(shù)值模擬與試驗結果對比，標定了 12 種材料的 Johnson-Cook 本構模型的參數(shù)；提出了考慮了大應變、高溫以及高應力影響的斷裂準則，并通過 Taylor 撞擊試驗與數(shù)值模擬的對比進行驗證。
J-C模型已經(jīng)研究得比較成熟，國內外有諸多文獻發(fā)表。其將材料加工硬化效應、應變率效應和溫度效應解耦，方程形式比較簡單，便于工程應用。J-C模型已內置在很多大型商業(yè)有限元軟件如Abaqus中，在材料加工、汽車耐撞性檢驗、高鐵安全性測試、鳥撞飛機模擬等領域中得到了廣泛應用，為材料和結構設計提供了寶貴的技術參數(shù)和參考信息。但是，數(shù)值模擬的預測能力很大程度上依耐于模型參數(shù)的準確性，因此必須對材料J-C模型參數(shù)進行細致地實驗標定。
方程(1)和(2)右邊三項分別代表加工硬化效應、應變率效應和溫度效應對流動應力或斷裂應變的影響。式中A、B、C、n、m以及D1- D5均為模型參數(shù)。
展開 Johnson-Cook本構模型及參數(shù)重要性（轉載）
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Johnson-Cook 本構模型和斷裂準則是 Johnson 和 Cook 在上個世紀八十年代提出的，被廣泛應用于沖擊領域，Johnson、Cook 等學者對等材料進行了不同應變率和溫度下的霍普金森拉桿、扭轉試驗，通過數(shù)值模擬與試驗結果對比，標定了 12 種材料的 Johnson-Cook 本構模型的參數(shù)；提出了考慮了大應變、高溫以及高應力影響的斷裂準則，并通過 Taylor 撞擊試驗與數(shù)值模擬的對比進行驗證。
J-C模型已經(jīng)研究得比較成熟，國內外有諸多文獻發(fā)表。其將材料加工硬化效應、應變率效應和溫度效應解耦，方程形式比較簡單，便于工程應用。J-C模型已內置在很多大型商業(yè)有限元軟件如Abaqus中，在材料加工、汽車耐撞性檢驗、高鐵安全性測試、鳥撞飛機模擬等領域中得到了廣泛應用，為材料和結構設計提供了寶貴的技術參數(shù)和參考信息。但是，數(shù)值模擬的預測能力很大程度上依耐于模型參數(shù)的準確性，因此必須對材料J-C模型參數(shù)進行細致地實驗標定。
方程(1)和(2)右邊三項分別代表加工硬化效應、應變率效應和溫度效應對流動應力或斷裂應變的影響。式中A、B、C、n、m以及D1- D5均為模型參數(shù)。
展開 Johnson-Cook本構在仿真中的應用與重要性（轉載）
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Johnson-Cook 本構模型和斷裂準則是 Johnson 和 Cook 在上個世紀八十年代提出的，被廣泛應用于沖擊領域，Johnson、Cook 等學者對等材料進行了不同應變率和溫度下的霍普金森拉桿、扭轉試驗，通過數(shù)值模擬與試驗結果對比，標定了 12 種材料的 Johnson-Cook 本構模型的參數(shù)；提出了考慮了大應變、高溫以及高應力影響的斷裂準則，并通過 Taylor 撞擊試驗與數(shù)值模擬的對比進行驗證。
J-C模型已經(jīng)研究得比較成熟，國內外有諸多文獻發(fā)表。其將材料加工硬化效應、應變率效應和溫度效應解耦，方程形式比較簡單，便于工程應用。J-C模型已內置在很多大型商業(yè)有限元軟件如Abaqus中，在材料加工、汽車耐撞性檢驗、高鐵安全性測試、鳥撞飛機模擬等領域中得到了廣泛應用，為材料和結構設計提供了寶貴的技術參數(shù)和參考信息。但是，數(shù)值模擬的預測能力很大程度上依耐于模型參數(shù)的準確性，因此必須對材料J-C模型參數(shù)進行細致地實驗標定。
方程(1)和(2)右邊三項分別代表加工硬化效應、應變率效應和溫度效應對流動應力或斷裂應變的影響。式中A、B、C、n、m以及D1- D5均為模型參數(shù)。
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