塑性損傷模型 Python，
關注創建者：相思兩處愁 創建時間：2020-08-30
塑性損傷模型 Python，的視頻教程
ABAQUS混凝土塑性損傷模型（CDP模型）計算方法
ABAQUS混凝土塑性損傷模型（CDP模型）計算方法分別用02版規范和10規范計算了混凝土受壓及受拉應力應變曲線，并做了對比，同時建立了鋼筋混凝土柱進行了驗證。
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ABAQUS混凝土塑性損傷模型
《 ABAQUS混凝土塑性損傷模型》 【ABAQUS混凝土塑性損傷模型】 學員通過本節課程能對ABAQUS中混凝土塑性損傷模型（CDP）的定義有一定了解，初步建立混凝土有限元分析的理論基礎； 課程對CDP模型相關輸出參數進行解剖講解，使用戶了解如何使用它； 為了使學員更好的用好CDP模型，課程對CDP常見文件進行分類和描述，并提出相應的解決方案和改善建議。
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Abaqus中混凝土損傷塑性模型（CDP）4種混凝土本構，3種損傷因子計算方法
Abaqus中混凝土損傷塑性模型（CDP） 一、4種混凝土本構計算方法 ①10規范 ②02規范（過鎮海模型）? ③丁發興模型 ④ConcreteD模型 二、3種損傷因子計算方法 ①圖解法? ②能量法? ③規范法 三、真實應力、真實應變與名義應力、名義應變的轉換 四、鋼筋雙折線模型 五、Mander模型計算（改良計算方法 六、本構及損傷因子的選取與截斷 附件包含：
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塑性損傷模型 Python，的實例教程
作者技術鄰用戶名：星辰_北極星，2012年開始從事Abaqus仿真相關工作，服務大小課題逾百項; 主要仿真領域：石油工程、巖土工程和金屬加工工藝；重點研究方向：ABAQUS GUI二次開發、固體力學、斷裂以及損傷等。
如有項目咨詢可點擊閱讀原文聯系作者。
在以往的課程和技文中都曾描述過混凝土塑性損傷（CDP）模型，但由于描述不夠完整、清晰，還是給讀者和學員留下不少的疑問，在這里表示歉意。我們先看看經常會被問到的幾個問題：
單調荷載下，損傷定義是否有影響？
輸出的單元應力應變曲線為什么和輸入的不一樣？
單元應力為什么比屈服強度還高？
單元應力超過定義的最大屈服應力后的發展趨勢是怎樣的？為什么會出現應力增大情況？
混凝土輸入的是真實應力應變曲線還是名義應力應變曲線？
為了解決上面的這些問題，這里準備了一個非常簡單的模型，一個平面的四邊形單元，A點進行完全固定，B點約束Y方向位移，CD點施加-Y方向位移載荷，對單元形成單軸壓縮分析；右側的模型是對單元四個面額外施加P的圍壓。
后面幾幅圖是基于上面兩個模型，輸入不同參數條件獲得的，現在我們就來看圖說話。
【圖一】
單軸壓縮模型（左側）、材料模型CDP定義塑性、但沒有定義損傷參數。
結論：
當模型選擇平面應力單元時，得到的應力-應變曲線與輸入的材料一致；
當模型選擇平面應變單元時，應力-應變曲線各處均大于輸入的材料性質，這是由于平面應變單元存在平面外法向約束，因此并不是純粹的單軸壓縮模型；
輸入定義的末尾應變為0.37，后續的應力-應變曲線是水平延伸的，單軸條件下，不存在增大情況。
展開 本模型為基于CDP的FRP約束混凝土ABAQUS有限元模型
1. 在部件的建立上，使用殼體模擬FRP，實體模擬混凝土
2. 在材料屬性上，混凝土采用CDP模型，基于混規。FRP材料的單層板模型，并且采用常規殼方式進行鋪層，自定義了“離散”坐標系。
3. 在分析部上，打開幾何非線性，輸出參考點RP-1的力和位移。
4. 在相互作用上，將加載力的平面耦合到參考點RP-1上，并將FRP與混凝土進行綁定
5. 在荷載上，對混凝土底端進行完全固定，限制上表面除了U3方向其他方向的位移。給予U3方向一定位移，采用位移加載。
6. 在網格部分，混凝土采用C3D8R，FRP采用S4R。
得到模型后，可以根據FRP層數、材料屬性進行修改，根據混凝土實際強度進行修改，輸出應力應變曲線或者其他需要的部分即可
以下為模型的CAE文件：
展開 混凝土塑性損傷模型在工程上應用較為廣泛，同類型的本構模型多內置于各類仿真軟件中，供用戶模擬混凝土結構的破壞和受力情況。本文根據Peter Grassl 和 Milan Jira′sek 2006年的文章《Damage-plastic model for concrete failure》進行本構模型代碼復現，并對文中的模型進行了一些簡化。
UMAT代碼和INPUT文件見付費內容
本構模型的實現算法摘抄自DeBorst的書籍《Nonlinear Finite Element Analysis of Solids and Structures》，基本如下：
為了簡化模型，筆者將書中損傷部分做了簡化，不再采用損傷屈服面進行判定。損傷影子w的計算直接由塑性等效應變確定。
在ABAQUS中建立100*100*100的立方體塊，試件的底部固定，頂部反復加載-卸載，通過UMAT得到的模擬結果如下：
但是ABAQUS塑性損傷模型除了能模擬單調加載的混凝土行為外，更重要的功能就是模擬循環、動態荷載下的混凝土反應，在結構的抗震性能分析能起到很好的作用。
在動荷載作用下，混凝土在受力過程中拉伸和壓縮都會產生損傷造成的裂縫開展，從而導致材料剛度退化。CDP 模型就假定混凝土材料主要因為拉伸開裂和壓縮破碎而破壞，拉伸和壓縮采用不同的損傷因子來描述這種剛度退化，詳見圖 1、圖 2。
圖中E0是材料初始未受損的彈性剛度。損傷變量dc和dt分別為壓縮和拉伸條件下的損傷因子，表示彈性剛度的退化。損傷后的彈性模量為（1-dc）E0，或（1-dt）E0。損傷因子dc或dt=0時表示沒有損傷，dc或dt=1時表示材料失去強度。
那么混凝土的塑性損傷本構模型中的損傷因子到底對混凝土的應力-應變曲線有什么影響呢？讓我們采用100mm*100mm*300mm的混凝土棱柱體模型來做個測試看一下。
依然采用C110級混凝土的本構關系，混凝土的屈服應力和非彈性應變表格如下。子選項中損傷參數和非彈性應變關系的表格也在圖中給出。
但是注意上圖中紅色框部分默認是不填的，即下圖中的混凝土壓縮損傷——拉伸恢復因子wt，混凝土拉伸損傷——壓縮復原因子wc，默認是不填的。
因為CDP模型假定混凝土從拉伸到壓縮時裂縫會閉合，剛度會恢復；從壓縮到拉伸時裂縫仍然存在，剛度不會恢復。因此在ABAQUS中不填的話默認wt(拉伸剛度恢復因子)=0，wc(壓縮剛性恢復因子)=1.
下圖為損傷因子和剛度恢復因子在混凝土載荷循環中對混凝土本構模型的影響。
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<p class="ql-align-justify">本內容基于韓林海的約束混凝土模型所制作的Excel，可用于將其輸入直接到ABAQUS中，用于建立鋼管約束混凝土型，具體如下：</p><p class="ql-align-justify">模型介紹：</p><p class="ql-align-justify">本模型基于<span style="color: rgb(25, 27, 31);"
<p>本課程為分享課B1—基于GB50010-2010規范的混凝土塑性損傷本構模型（表格與小程序），主要分享給從事鋼管混凝土、混凝土結構研究的學生，科研工作者。</p><div contenteditable="false" width="100%"><figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202412/attachment
<p>混凝土塑性損傷模型是基于拉、壓各向同性塑性的連續線性損傷模型，用于描述混凝土的非線性行為。采用通用有限元分析軟件ABAQUS/Standard分析，在此軟件中的混凝土塑性損傷模型具有以下特點：</p><p>1. 適于各種單元（梁、桿、殼、實體）的混凝土或其他類似的脆性材料的模擬，用于殼元時，沿厚度方向的積分點數達到9個通常可以保證計算的準確性；</p><p>2. 雖然它主要致力于鋼筋混凝土結構的分析
本模型為基于CDP的FRP約束混凝土ABAQUS有限元模型
1. 在部件的建立上，使用殼體模擬FRP，實體模擬混凝土
2. 在材料屬性上，混凝土采用CDP模型，基于混規。FRP材料的單層板模型，并且采用常規殼方式進行鋪層，自定義了“離散”坐標系。
3. 在分析部上，打開幾何非線性，輸出參考點RP-1的力和位移。
4. 在相互作用上，將加載力的平面耦合到參考點RP-1上，并將FRP與混凝土進行綁定
混凝土塑性損傷模型在工程上應用較為廣泛，同類型的本構模型多內置于各類仿真軟件中，供用戶模擬混凝土結構的破壞和受力情況。本文根據Peter Grassl 和 Milan Jira′sek 2006年的文章《Damage-plastic model for concrete failure》進行本構模型代碼復現，并對文中的模型進行了一些簡化。
UMAT
本文利用ABAQUS UMAT子程序，簡單實現了混凝土受拉狀態下的破壞。本構模型的實現算法摘抄自DeBorst的書籍《Nonlinear Finite Element Analysis of Solids and Structures》，基本如下：
為了簡化模型，筆者將書中損傷部分做了簡化，不再采用損傷屈服面進行判定。損傷影子w的計算直接由塑性等效應變確定
混凝土在外載荷作用下的非線性行為中同時包含微裂縫和塑性流動這兩種微觀機制的影響。在考慮混凝士等準脆性材料的非彈性力學行為方面，連續損傷力學模型可以通過不同的方式來描述材料剛度和強度的退化以及單邊效應。真正意義上的彈塑性損傷本構模型：不僅考慮卸載時不可恢復塑性變形的影響，而且還應該考慮損傷和塑性的雙向耦合效應。
彈性階段應力應變滿足如下關系
通過對應力進行譜分解，可得
式中，
溫度場通過初始溫度以及塑性產熱計算，同時忽視局部的熱傳導，準靜態加載速率下的泰勒-昆尼系數η為0.0，1000 s加載速率下為0.95?1及以上(塑性功轉化為熱的比例)
通過經典的熱激活模型，將溫度效應引入流動方程，并考慮溫度對剛度的退化
位錯密度模型演化遵循經典的KM模型，同時考慮位錯之間的相互作用，即考慮了位錯的產生和湮滅，以及湮滅半徑與溫度的關系。因此有利于由實驗進行對照分析
Johnson-cook 損傷起始準則是延性損傷準則模型的一個特例，用于預測延性金屬中孔洞的形核、生長和聚結導致的損傷起始。該模型假設損傷開始時的等效塑性應變是應力三軸性和應變率的函數。同時可以考慮溫度的影響。
包含的材料參數有：
失效相關參數：d1-d5。
金屬的熔化溫度：<span tabindex="0" data-mathml="
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melt
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如圖 紅色部分輸入即可 采用韓林海本構模型 藍色部分直接復制粘貼
受拉使用應力斷裂能 輸入簡單
整個模型收斂速度快 擬合程度較好
