單元失效的案例
基于hyperworks＋lsdyna電池包擠壓之單元失效模擬 ￥15
幾個關(guān)鍵點(diǎn)：如何定義彈塑性材料MAT24（材料曲線）、剛性體材料MAT20，如何定義壓頭與箱體的接觸，如何定義箱體與剛性墻的自接觸，如何定義壓頭的約束及加載尤其是創(chuàng)建壓頭的位移加載，如何創(chuàng)建單元失效。
擠壓動圖（含單元失效）
位移云圖（含單元失效）
擠壓力隨時間變化曲線
本案例僅提供模型文件及結(jié)果文件及其它相關(guān)教程，凡購買的朋友針對本案例仿真實(shí)現(xiàn)上有什么疑問可以私信。
展開 基于ABAQUS的超高性能混凝土UHPC單元失效刪除仿真模擬
利用關(guān)鍵詞*Concrete failure來實(shí)現(xiàn)，UHPC混凝土單元失效刪除的仿真模擬
目前只能通過動態(tài)顯式求解來定義關(guān)鍵詞
*Concrete failure，type=strain（或displacement）
拉伸開裂應(yīng)變（或位移），壓縮非彈性應(yīng)變，拉伸損傷值，壓縮損傷值
把上面兩行編輯好的關(guān)鍵詞，放到CDP本構(gòu)模型后面，如果在GUI界面定義編輯關(guān)鍵詞后，一定要去再次檢查定義的位置，否則很容易出現(xiàn)竄行，求解提示inp文件出錯。
個人建議：最好是輸出inp后，再次進(jìn)行編輯，通過job模塊提交編輯后的inp更為方便。
受壓損傷云圖1
受壓損傷云圖2
受壓損傷云圖3-開始出現(xiàn)單元失效刪除
受壓損傷云圖3-斜剪破壞
最終破壞云圖
軸心受拉開裂
中間出現(xiàn)單元失效刪除
中間單元全部失效刪除
剛度退化
剛度退化因子
荷載位移曲線
展開 Ls-dyna查看單元失效區(qū)域和數(shù)量的方法 ￥1
查看單元失效區(qū)域
這是如果你要統(tǒng)計(jì)單元失效數(shù)量，如果模型簡單，可以目測大致數(shù)出來，這也算是一種統(tǒng)計(jì)單元數(shù)量的方法
但是如果失效單元較多，數(shù)起來也挺費(fèi)事，可以采用下面的方式
失效單元體積統(tǒng)計(jì)
如何統(tǒng)計(jì)失效單元的體積呢？
abaqus單元刪除的一般方法（轉(zhuǎn)載）
abaqus單元刪除的一般方法
https://www.mechbbs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=26&fromuid=50379
(出處: mechbbs論壇)
如果問單元失效模擬首先就應(yīng)該了解它的功能與目的，所以簡單地介紹一下吧。
單元刪除功能本身是為了克服有限元本身的缺陷的一項(xiàng)方法，由于有限元本身就是基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的，而在連續(xù)介質(zhì)理學(xué)中，所研究的物體需要是連續(xù)的，既物質(zhì)域在空間中連續(xù)。在這樣的理論假設(shè)框架下，單元本身是不會消失的。然而在實(shí)際情況下，由于損傷斷裂的存在，勢必會使得一些單元消失或者完全的失效，所以為了能夠模擬這種情況，abaqus提供了單元失效功能。
我所知道的單元失效情況一般可以概括為三種情況
1）單元損傷失效，這種單元失效可以用來模擬材料由于損傷，或其他原因?qū)е聞偠葴p小的情況。
2）單元直接刪除技術(shù)，這種技術(shù)可以用來模擬基坑，隧道開挖而導(dǎo)致的材料消失情況。
3）vumat，這種方法本質(zhì)上講與第一種相類似，但是它可以根據(jù)用戶自己的情況來刪除單元，但是屬于很高級的操作，難度也較大
當(dāng)然，cohesive也可以算作一種單元刪除的方法，只是本身很少做斷裂模擬，對于那方面不是很了解。
在這三種方法中，我想講一講前兩種情況。
1首先來講一下第二種方法。
這種方法很簡單
他的使用方法就是在edit keyword中加一行關(guān)鍵字
*MODEL CHANGE, TYPE=ELEMENT, REMOVE
Set-1
Set-1為所定義的單元集合，這一集合需要事先定義，而這一關(guān)鍵字的位置一般位于step后，如果用回想要在哪一分析部刪除單元，就在哪一分析部后添加。
展開 ABAQUS混凝土損傷失效單元刪除插件：Concrete Damage Element Deletion ￥398
插件介紹
AbyssFish CDED（Concrete Damage Element Deletion）插件旨在實(shí)現(xiàn)混凝土損傷塑性（Concrete Damage Plasticity, CDP）材料模型中的失效單元自動刪除功能，從而精確模擬混凝土損傷開裂行為。
該插件僅適用于“動力，顯式（Dynamic, Explicit）”分析步，且僅對混凝土損傷塑性（CDP）材料有效，不支持其他材料模型的損傷單元刪除功能。建議用戶采用EasyCDP或EasyCDP Mortar&ITZ插件以構(gòu)建混凝土損傷塑性模型。
本插件兼容二維（2D）與三維（3D）模型，支持所有單元類型，并允許多種CDP材料在同一模型中的應(yīng)用，包括多個部件（Part）或單個部件內(nèi)不同材料的組合配置。
插件中定義的參數(shù)“Damage C”與“Damage T”分別表征混凝土單元的受壓損傷度與拉伸損傷度。當(dāng)單元的損傷值超過任一預(yù)設(shè)閾值時，該單元將被自動刪除。
該插件應(yīng)在提交分析作業(yè)前的最后一步應(yīng)用。若在應(yīng)用插件后對模型進(jìn)行了任何修改，需在提交作業(yè)前重新運(yùn)行插件以更新混凝土損傷單元刪除的設(shè)置。
說明提醒
該插件可在 Windows 10 和 Windows 11 系統(tǒng)上運(yùn)行，支持 Abaqus 2024及以上版本。低版本Abaqus CDED插件請查看：
Abaqus 2019~2023 CDED Plug-in
插件需要注冊，注冊完成后即可永久使用。該插件為單機(jī)許可銷售模式，購買后請聯(lián)系我們以獲取許可證。
展開 單元刪除的一般方法
單元刪除功能本身是為了克服有限元本身的缺陷的一項(xiàng)方法，由于有限元本身就是基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的，而在連續(xù)介質(zhì)理學(xué)中，所研究的物體需要是連續(xù)的，既物質(zhì)域在空間中連續(xù)。在這樣的理論假設(shè)框架下，單元本身是不會消失的。然而在實(shí)際情況下，由于損傷斷裂的存在，勢必會使得一些單元消失或者完全的失效，所以為了能夠模擬這種情況，abaqus提供了單元失效功能。
我所知道的單元失效情況一般可以概括為三種情況
1）單元損傷失效，這種單元失效可以用來模擬材料由于損傷，或其他原因?qū)е聞偠葴p小的情況。
2）單元直接刪除技術(shù)，這種技術(shù)可以用來模擬基坑，隧道開挖而導(dǎo)致的材料消失情況。
3）vumat，這種方法本質(zhì)上講與第一種相類似，但是它可以根據(jù)用戶自己的情況來刪除單元，但是屬于很高級的操作，難度也較大
當(dāng)然，cohesive也可以算作一種單元刪除的方法，只是本身很少做斷裂模擬，對于那方面不是很了解。
在這三種方法中，我想講一講前兩種情況。
1首先來講一下第二種方法。
這種方法很簡單
他的使用方法就是在edit keyword中加一行關(guān)鍵字
*MODEL CHANGE, TYPE=ELEMENT, REMOVE
Set-1
Set-1為所定義的單元集合，這一集合需要事先定義，而這一關(guān)鍵字的位置一般位于step后，如果用回想要在哪一分析部刪除單元，就在哪一分析部后添加。
但是使用這一方法是要注意的是由于這個單元是一下子從模型中刪除，所以在standard下可能造成模型總體剛度奇異，導(dǎo)致計(jì)算不收斂，所以最好的方法就是能夠在單元刪除前，事先削減它的剛度，這一做法也很簡單，就是利用溫度變量作為一個獨(dú)立的狀態(tài)變量然后通過狀態(tài)變量與單元剛度的對應(yīng)關(guān)系，較小彈性模量。
2現(xiàn)在來談一談使用第一種方法來刪除單元的過程；
這一方法使大家最為關(guān)心的，看到了論壇上總是有人問。
展開 單元刪除模擬斷裂失效實(shí)例-----小球沖擊鋁板
4 網(wǎng)格：接觸區(qū)域網(wǎng)格必須足夠細(xì)，不然會出現(xiàn)有些同學(xué)反映的問題：網(wǎng)格被拉得很長也不見破壞...
5 step--output在State/Field/User/Time-------status里面打鉤，否則失效的單元還是會出現(xiàn)在模型里面。
6 是否取半結(jié)構(gòu)分析：雖然這是一個軸對稱問題，但是做斷裂分析不要取半結(jié)構(gòu)（也不要用2D的），那樣做出來只能被外行人眼羨、被內(nèi)行人鄙視(雖然他們嘴上可能會留情...)。
教材上說的對稱模型取半結(jié)構(gòu)分析，那是在材料力學(xué)、彈性力學(xué)or結(jié)構(gòu)力學(xué)里面說的，都是只針對彈性小變形，而斷裂問題都是嚴(yán)重非線性問題，一般涉及大變形（兼有幾何非線性和材料非線性、邊界非線性），所以理解知識還是要靈活一點(diǎn)，不要輕率來個教材上說了，老師說了...他們說是說了，但是都是有條件的。
先寫這么多，樓下我再補(bǔ)充點(diǎn)兒。
展開 Abaqus單元刪除的一般方法
在子程序中定義一個狀態(tài)變量來表征材料是否失效。為0，失效。為1，正常。然后根據(jù)自己的失效準(zhǔn)則來給這個狀態(tài)變量賦值。子程序中可以定義自己的失效準(zhǔn)則和本構(gòu)方程。
單元刪除模擬斷裂失效實(shí)例-----小球沖擊鋁板
4 網(wǎng)格：接觸區(qū)域網(wǎng)格必須足夠細(xì)，不然會出現(xiàn)有些同學(xué)反映的問題：網(wǎng)格被拉得很長也不見破壞...
5 step--output在State/Field/User/Time-------status里面打鉤，否則失效的單元還是會出現(xiàn)在模型里面。
6 是否取半結(jié)構(gòu)分析：雖然這是一個軸對稱問題，但是做斷裂分析不要取半結(jié)構(gòu)（也不要用2D的），那樣做出來只能被外行人眼羨、被內(nèi)行人鄙視(雖然他們嘴上可能會留情...)。
教材上說的對稱模型取半結(jié)構(gòu)分析，那是在材料力學(xué)、彈性力學(xué)or結(jié)構(gòu)力學(xué)里面說的，都是只針對彈性小變形，而斷裂問題都是嚴(yán)重非線性問題，一般涉及大變形（兼有幾何非線性和材料非線性、邊界非線性），所以理解知識還是要靈活一點(diǎn)，不要輕率來個教材上說了，老師說了...他們說是說了，但是都是有條件的。
先寫這么多，樓下我再補(bǔ)充點(diǎn)兒。
附件：
1 inp文件
b.rar
2 載荷-位移曲線
3 動畫
展開 基于不同斷裂準(zhǔn)則的 6061-T651 鋁合金板抗沖擊性能數(shù)值仿真研究
圖 14 給出了兩種斷裂準(zhǔn)則預(yù)測的靶板在半球 形頭彈體沖擊下的裂紋擴(kuò)展路徑，WMJC 斷裂準(zhǔn)則 預(yù)測的裂紋路徑是傾斜的，而 MJC 斷裂準(zhǔn)則預(yù)測的 裂紋路徑卻是豎直的，圖中 SDV5 代表單元損傷程 度 D(SDV5=0 表示單元未發(fā)生損傷，SDV5=1 表示 單元完全失效)。選取失效單元裂紋路徑上的頂部、中部和底部失效單元進(jìn)行應(yīng)力狀態(tài)分析，提取各單 元的應(yīng)力特征參數(shù)-時間歷程曲線，如圖 15 所示。 對比三個位置失效單元的時間可以發(fā)現(xiàn)，裂紋首先 從靶板背部開始，隨后擴(kuò)展到靶板中部，直至到靶 板正面結(jié)束；并且，MJC 斷裂準(zhǔn)則預(yù)測出各位置失 效單元的斷裂時刻明顯要晚于 WMJC 準(zhǔn)則預(yù)測的， 這也說明 MJC 斷裂準(zhǔn)則預(yù)測的材料斷裂應(yīng)變更高。 對于靶板底部的失效單元來說，兩種斷裂準(zhǔn)則 預(yù)測出的η D 和θ D 都分別在 0.6 和?0.4 附近，說明靶 板背部斷裂主要由雙軸拉伸應(yīng)力造成，但 MJC 準(zhǔn)則 預(yù)測的靶板背部開裂直徑明顯更大。而兩者預(yù)測的 中部失效單元的應(yīng)力狀態(tài)有很大區(qū)別，即 MJC 斷裂 準(zhǔn)則預(yù)測的單元失效主要是由三軸拉伸應(yīng)力狀態(tài) (η D >2/3)引起，而 WMJC 斷裂準(zhǔn)則預(yù)測的單元失效 是由純剪切應(yīng)力導(dǎo)致(η D ≈0, θ D ≈0)。對于頂部失效 單元，WMJC 斷裂準(zhǔn)則預(yù)測的單元發(fā)生剪切斷裂， 而 MJC 斷裂準(zhǔn)則預(yù)測的單元失效是由平面應(yīng)變拉 伸應(yīng)力造成(η D ≈0.47, θ D ≈0)。兩種斷裂準(zhǔn)則預(yù)測靶 板斷裂機(jī)理的差異，主要由以下方面引起。
首先，由于 MJC 斷裂準(zhǔn)則高估材料延性，使得 其預(yù)測的靶板背部鼓包程度大于 WMJC 斷裂準(zhǔn)則，彈 體頭部與靶板的接觸面積相比會更大，最終導(dǎo)致預(yù)測 的靶板背部環(huán)向開裂的直徑更大。
展開 
LS-DYNA侵蝕算法--定義材料失效
LS-DYNA中有的材料類型有失效準(zhǔn)則的定義，如Johnson_Cook模型和Plastic_Kinematic模型，但也有些材料類型本身是沒有失效準(zhǔn)則的，如前面介紹的Concrete_Damage_Rel3。這時就需要額外的失效準(zhǔn)則定義，DYNA提供的*MAT_ADD_EROSION關(guān)鍵字可以模擬材料失效從而防止單元發(fā)生與實(shí)際不相符的大變形，可直觀的反映混凝土在撞擊下遭到破壞而形成孔洞的情形。
使用該算法時，需要注意兩點(diǎn)，一是模型中開裂破壞的部分必須劃分較密的網(wǎng)格，否則大量單元失效將導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果較大的誤差；二是選取適當(dāng)?shù)?em>失效判定依據(jù)和閾值，EROSION算法可以通過定義失效應(yīng)力、失效應(yīng)變、失效時間等多種閾值控制單元失效，閾值太小，單元過早刪除，或閾值太大，單元發(fā)生了不切實(shí)際的大變形，均會導(dǎo)致結(jié)果產(chǎn)生較大的誤差。因此，計(jì)算中應(yīng)當(dāng)根據(jù)計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果的對照來確定閾值。
混凝土采用上文中所介紹的塑性損傷模型Concrete_Damage_Rel3，只需輸入其抗壓強(qiáng)度（注意數(shù)值為負(fù)）和單位轉(zhuǎn)換系數(shù)即可，其余參數(shù)由程序自動生成，取混凝土單元失效主應(yīng)變閾值為0.17[54]。
展開 高速葉輪機(jī)械離心力失效分析UMAT技術(shù)
</p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202511/attachment/673bd3c1a472430c8ef0317345db5256.png" style="display: inline-block;">
<img src="https://img.jishulink.com/202511/attachment/673bd3c1a472430c8ef0317345db5256.png">
</figure>
</figure><p class="ql-align-justify"><strong>采用2個判據(jù)進(jìn)行單元失效判斷</strong>，滿足其中一個判據(jù)即認(rèn)為單元失效：（1）應(yīng)力判據(jù)，當(dāng)應(yīng)力大于材料破壞應(yīng)力時，認(rèn)為單元失效；（2）應(yīng)變判據(jù)，當(dāng)應(yīng)變大于材料極限應(yīng)變時，認(rèn)為單元失效。</p><p class="ql-align-justify">在完成結(jié)構(gòu)仿真后，通過后處理采用如下判據(jù)進(jìn)行<strong>結(jié)構(gòu)失效判斷</strong>，最終失效載荷應(yīng)取3種原則所得數(shù)據(jù)的保守值：（1）失效單元數(shù)量突增；（2）載荷位移曲線出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)；（3）失效引起仿真迭代發(fā)散。</p><h2 class="ql-align-center"><strong>結(jié)果</strong></h2><p>統(tǒng)計(jì)了失效單元變化趨勢與以及載荷位移曲線拐點(diǎn)，取保守的載荷位移曲線拐點(diǎn)作為失效點(diǎn)。
展開 精沖鋼微觀組織對其力學(xué)性能和精沖性能影響的多尺度模擬研究
微觀組織對精沖力學(xué)性能的影響
圖6 不同滲碳體顆粒體積分?jǐn)?shù)、碳化物帶特征的RVE模型單元失效情況
圖7 不同微觀組織材料精沖變形區(qū)起裂情況
精沖過程中，材料的損傷集中在剪切變形區(qū)。圖6為同一變形程度下剪切變形區(qū)中心位置的子模型單元失效分布圖（子模型的顯示還原為模型未變形時的狀態(tài))。圖6中的黑色部分為失效鐵素體單元，白色為滲碳體單元，灰色為未失效的鐵素體單元。可以看出，粒子分?jǐn)?shù)增大時，失效單元的數(shù)目明顯增多。當(dāng)子模型內(nèi)部粒子隨機(jī)分布時，失效的單元也接近隨機(jī)分布。當(dāng)子模型含碳化物帶時，失效的鐵素體單元明顯地集中在碳化物帶的區(qū)域；而當(dāng)碳化物帶中粒子變密集或者碳化物帶變寬時，帶內(nèi)失效單元增多，并且促進(jìn)失效的鐵素體在帶外出現(xiàn)。
精沖剪切變形區(qū)的微觀SEM觀察
對不同微觀組織的材料進(jìn)行精沖試驗(yàn)，獲得一定壓下量下的精沖試樣，并在掃描電鏡（SEM)下觀察剪切變形區(qū)中心位置的形貌，如圖7a～7d所示。球化退火態(tài)C15E材料中球狀滲碳體含量較低且分布均勻，斷裂僅出現(xiàn)在凸模圓角上端精沖的廢料側(cè)，精沖變形區(qū)的中心和凹模并未觀察到裂紋。對于含明顯的碳化物帶的42CrMo4材料，裂紋沿著碳化物帶擴(kuò)展，而偏離平行于沖裁方向的剪切帶，圖7d表明裂紋恰好穿過滲碳體聚集最為緊密的區(qū)域。
因碳化物帶的存在而導(dǎo)致的裂紋擴(kuò)展路徑改變會嚴(yán)重影響精沖斷面質(zhì)量。當(dāng)材料中存在嚴(yán)重的碳化物帶時，裂紋可能沿著碳化物帶擴(kuò)展較深，如圖7e所示。而當(dāng)材料中存在平行的多條碳化物帶時，裂紋的擴(kuò)展路徑可能會多次發(fā)生改變，形成圖7f所示的一條曲折的裂紋，對應(yīng)于實(shí)際精沖中的粗糙沖裁斷面。
展開 關(guān)于 Ls-Dyna中材料失效準(zhǔn)則的定義
所以，無論是把纖維模型中的某個纖維、或者分層殼模型中的某一層、或者實(shí)體模型中的某個積分點(diǎn)，或者結(jié)構(gòu)中的某個單元，讓其不再參與整體結(jié)構(gòu)計(jì)算，都可以達(dá)到模擬破壞退出工作的目的。而所謂單元生死技術(shù)，是上述基本概念在有限元程序中的一個“打包”應(yīng)用。它除了讓單元不再參與計(jì)算外，一般還有一個重要的附加功能，就是對僅和“被殺死”單元相連的“孤島”節(jié)點(diǎn)，讓其自由度不再參與整體結(jié)構(gòu)計(jì)算，以減少計(jì)算困難。而后來有限元程序的前后處理又不斷改進(jìn)，可以做到在后處理里面“看不到”已殺死的單元，這樣就顯得更加真實(shí)。但正因?yàn)檫@些包裝，使得很多人反而忘記了所謂單元生死技術(shù)的基本概念。
所以，不要被單元生死嚇到，即便是有限元程序不提供“單元生死”功能，通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)單元質(zhì)量、剛度和應(yīng)力應(yīng)變矩陣，也可以實(shí)現(xiàn)單元生死同樣的效果。至于構(gòu)件的部分或局部破壞（諸如鋼筋的斷裂），更是有多種實(shí)現(xiàn)方法，使用者可以靈活掌握。
3、關(guān)于關(guān)鍵字參數(shù)
這個參數(shù)有兩行參數(shù)，第一行：MID（MID - 待失效的材料編號），excl（排除數(shù)字，任意假設(shè)）；第二行：PFAIL（失效壓力），SIGPI（失效主應(yīng)力），SIGVM（失效等效應(yīng)力，一般指抗拉強(qiáng)度），EPSPI（失效主應(yīng)變），EPSSH（失效剪應(yīng)變），SIGTH（極限應(yīng)力），IMPULSE（失效應(yīng)力沖量），F(xiàn)AILTM（失效時間）。
其中excl為排除數(shù)字，這個數(shù)字可以任意定義，如果第二行某個參數(shù)和這個數(shù)據(jù)相同，那么該參數(shù)定義的失效準(zhǔn)則就被忽略。（第二行可以定義很多準(zhǔn)則）。不選用其它失效準(zhǔn)則不能留空，必須要填排除數(shù)字。
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