失效準(zhǔn)則的案例
復(fù)合材料失效理論知多少（十）——Tsai–Wu失效準(zhǔn)則
Tsai-Wu 失效準(zhǔn)則是一種唯象材料失效理論，廣泛應(yīng)用于拉伸、壓縮強(qiáng)度不同的各向異性復(fù)合材料。當(dāng)層合板的失效指數(shù)達(dá)到 1 時(shí)，Tsai-Wu 準(zhǔn)則預(yù)測(cè)達(dá)到失效狀態(tài)。該失效準(zhǔn)則是一般二次失效準(zhǔn)則的特例，可以表示為以下形式：
其中，F(xiàn)i和Fij均是通過實(shí)驗(yàn)得到的強(qiáng)度參數(shù)，σi和σij采用的是二階張量的Voigt標(biāo)記方式，如果假定破壞包絡(luò)面是封閉凸面，相互作用項(xiàng)Fij還需要滿足下列約束：
這也就意味著Fii項(xiàng)必須是正值。
對(duì)于具有三個(gè)對(duì)稱平面的正交各向異性材料，如果假設(shè)Fij=Fji，且假設(shè)正應(yīng)力和剪應(yīng)力之間、剪應(yīng)力與剪應(yīng)力之間沒有耦合的條件下，Tsai-Wu 失效準(zhǔn)則的一般形式簡(jiǎn)化為：
通常，正交各向異性材料在三個(gè)方向的單軸拉伸、壓縮強(qiáng)度表示為σ1t、σ1c、σ2t、σ2c、σ3t、σ3c，剪切強(qiáng)度表示為S23、S31、S12。那么正交各向異性 Tsai-Wu 失效準(zhǔn)則的系數(shù)為：
上式中，F(xiàn)1、F2、F3、F44、F55、F66可以通過簡(jiǎn)單地單軸拉伸實(shí)驗(yàn)或剪切試驗(yàn)得到，另外，在有的教科書中F1、F2、F3、F11、F22、F33表示為：
兩者差了一個(gè)負(fù)號(hào)，這取決于壓縮應(yīng)力自身帶不帶負(fù)號(hào)，如果壓縮應(yīng)力自帶負(fù)號(hào)（負(fù)數(shù)）則用后者，否則用前者。
理論上系數(shù)F12、F13、F23可以通過等雙軸試驗(yàn)（兩個(gè)方向應(yīng)力相同）來確定。如果等雙軸拉伸的破壞強(qiáng)度是：
則F12、F13、F23可以表示為：
但是實(shí)際上，等雙軸試驗(yàn)測(cè)定很難，在過去的幾十年中，也有無數(shù)的嘗試去確定這個(gè)參數(shù)，部分復(fù)合材料力學(xué)教材里給出過當(dāng)
時(shí)誤差最小的結(jié)論。近期，諾丁漢大學(xué)李曙光老師從自洽性角度出發(fā)對(duì)F12的合理取值給出了唯一地確定，也使得Tsai-Wu理論更加完備。
展開 關(guān)于 Ls-Dyna中材料失效準(zhǔn)則的定義
3、關(guān)于關(guān)鍵字參數(shù)
這個(gè)參數(shù)有兩行參數(shù)，第一行：MID（MID - 待失效的材料編號(hào)），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(shí)間）。
其中excl為排除數(shù)字，這個(gè)數(shù)字可以任意定義，如果第二行某個(gè)參數(shù)和這個(gè)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。
關(guān)于 PFAIL 關(guān)鍵字的說明：此關(guān)鍵字表示物體的靜水壓破壞，即各個(gè)方向受到相同壓力時(shí)的破壞準(zhǔn)則，其中壓為正，拉為負(fù)，一般材料尤其是混凝土材料都是拉伸破壞，故此參數(shù)一般定義為負(fù)數(shù)，對(duì)于大小比較的是代數(shù)值的大小，因此當(dāng)?shù)陀诖?em>準(zhǔn)則即拉應(yīng)力超過允許數(shù)值，材料即宣告破壞（類似抗壓強(qiáng)度）。當(dāng)實(shí)際的靜水壓力（其實(shí)應(yīng)該是拉力）小 (大？) 于此值（代數(shù)大小），材料即宣告破壞。
除最后一個(gè)是關(guān)于時(shí)間的破壞準(zhǔn)則外，其余的六個(gè)破壞準(zhǔn)則都是正數(shù)，表示拉力，當(dāng)計(jì)算的數(shù)值大于此值時(shí)材料失效刪除。
4、關(guān)于材料失效;
壓縮破壞在這個(gè)關(guān)鍵字中無法體現(xiàn)，要想施加壓縮破壞準(zhǔn)則，必須要自己定義關(guān)鍵字參數(shù)，即進(jìn)行二次開發(fā)。另外，需要說明的是，動(dòng)態(tài)破壞的基本特性是時(shí)率相關(guān)性和損傷積累性，損傷這一塊，特別是微觀上真實(shí)的損傷，而不是宏觀上的唯象損傷，DYNA幾乎是空白，所以就需要自定義材料了。
另外，應(yīng)力波的破壞形式有兩種，即拉伸破壞和剪切破壞，很少有材料是壓縮破壞的，因?yàn)檫€沒有達(dá)到壓縮破壞的閥值的時(shí)候可能由于泊松比導(dǎo)致的側(cè)向拉力已經(jīng)達(dá)到了極限，所以混凝土材料真正的壓縮強(qiáng)度是多少?zèng)]有人知道。
展開 Abaqus復(fù)合材料3D Hashin失效準(zhǔn)則，脆性斷裂-Vumat
Hashin失效準(zhǔn)則：
1.纖維拉伸失效模式：
2.纖維壓縮失效模式：
3.基體拉伸失效模式：
4.基體壓縮失效模式：
XT為1方向（纖維方向）拉伸強(qiáng)度，Xc為壓縮強(qiáng)度，Yt為2方向（基體方向）拉伸強(qiáng)度，Yc為壓縮強(qiáng)度，S12,S23,S13均為剪切強(qiáng)度，以上1~4任意一失效模式滿足，立即刪除單元。
ABAQUS 2Dhashin漸進(jìn)損傷失效準(zhǔn)則Standard不同于Explicit，及單元不刪除
ABAQUS顯式和隱式Hashin失效的損傷起始判斷準(zhǔn)則一致，但是單元?jiǎng)h除策略不同，如下ABAQUS幫助文檔中提到：
1. Standard中，Hashin中所有的失效模式中的損傷系數(shù)達(dá)到dmax才會(huì)認(rèn)為材料失效。
2. Explicit中，當(dāng)任意纖維失效模式（纖維拉伸或壓縮）中的損傷系數(shù)達(dá)到dmax即認(rèn)為材料失效。
我們回頭來看Hashin失效準(zhǔn)則：
隱式計(jì)算中，當(dāng)纖維拉伸失效準(zhǔn)則中的失效系數(shù)達(dá)到1時(shí)，材料點(diǎn)還在基體方向繼續(xù)有承載。而顯式計(jì)算中，纖維拉伸失效滿足后，材料點(diǎn)在基體方向即沒有承載能力。
但是滿足上面的條件還不足以刪除單元，幫助文檔中提到：
1. 隱式計(jì)算中需要所有單元截面所有的材料點(diǎn)失效，才會(huì)判斷刪除單元。
2. 顯式計(jì)算中所有單元截面處任意一個(gè)材料點(diǎn)失效，即可判斷單元?jiǎng)h除。
例如一個(gè)殼單元中可能有3個(gè)材料點(diǎn)（積分點(diǎn)），當(dāng)其中一個(gè)材料點(diǎn)失效時(shí)，顯式計(jì)算中單元即刪除，隱式計(jì)算中單元可以繼續(xù)承載。
總結(jié)：
1 隱式計(jì)算更為保守，需要所有的失效模式達(dá)到最大損傷系數(shù)，判斷材料點(diǎn)的失效，所有截面的所有材料點(diǎn)失效才能判斷刪除單元。
2.顯式計(jì)算中，纖維拉伸/壓縮失效模式達(dá)到最大損傷系數(shù)，判斷材料點(diǎn)的失效，所有截面的任一材料點(diǎn)失效即會(huì)刪除單元。
題外話：在顯式計(jì)算中，會(huì)出現(xiàn)某些復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下（例如開孔件拉伸），即使?jié)M足了Hashin失效準(zhǔn)則，單元仍然具有承載能力。這與ABAQUS內(nèi)部刪除單元策略有關(guān)。不過通過自寫vumat已經(jīng)可以解決abaqus顯式計(jì)算中滿足2D hashin失效而不刪除單元的問題。
展開 
Lsdyna混凝土失效準(zhǔn)則討論？
軟件中要么可以在材料模型里添加失效準(zhǔn)則，比如hjc111中的fs，大于0時(shí)用等效塑性應(yīng)變控制，cscm 159模型里的erode，用最大主應(yīng)變控制，我想提出的問題重點(diǎn)圍繞后者 很多論文里erode設(shè)置為1.05或者1.1，根據(jù)官方文件介紹最大主應(yīng)變失效值為0.05或者0.10，我請(qǐng)問這個(gè)數(shù)值的依據(jù)在哪里，眾所周知主應(yīng)變拉正壓負(fù)，最大主應(yīng)變?yōu)?.05意味著受拉部分混凝土最大主應(yīng)變0.05，最大的疑問就是混凝土能這么抗拉嗎？眾所周知單軸狀態(tài)下混凝土峰值拉應(yīng)變也就是100到150個(gè)微應(yīng)變，這個(gè)0.05遠(yuǎn)超過這個(gè)值幾個(gè)量級(jí)了，為什么文獻(xiàn)里這么設(shè)置大家思考過沒有，文獻(xiàn)里都是一句話帶過，沒有任何有價(jià)值的解釋說明？ 當(dāng)然本人嘗試過將這個(gè)值設(shè)置為150個(gè)微應(yīng)變，但是這倒是有了新的問題，混凝土在不算大的沖擊能量下大面積失效，與試驗(yàn)現(xiàn)象有又嚴(yán)重不符，破壞的太夸張了，所以矛盾點(diǎn)在這里，這個(gè)最大主應(yīng)變的失效如何取值，有依據(jù)又比較合理，歡迎大家討論 個(gè)人認(rèn)為這個(gè)失效準(zhǔn)則特別關(guān)鍵，如果不設(shè)置混凝土抗拉失效或者設(shè)置的值過大，比如前文里的0.05或者0.10，后處理中混凝土單元的主拉應(yīng)力特別大，甚至?xí)_(dá)到幾十mpa ，嚴(yán)重不靠譜，而且對(duì)于同時(shí)建立鋼筋和混凝土的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)而言，混凝土失效早晚直接影響鋼筋的應(yīng)力響應(yīng)，混凝土最大主應(yīng)變過大，鋼筋應(yīng)力隨著沖擊能量增加增長(zhǎng)相對(duì)緩慢，若最大主應(yīng)變?cè)O(shè)置的小，附近鋼筋應(yīng)力也會(huì)迅速陡增，可以說失效準(zhǔn)則對(duì)計(jì)算結(jié)果影響巨大，這個(gè)關(guān)鍵的問題歡迎大家討論與關(guān)注
展開 Samcef復(fù)合材料理論部分之失效準(zhǔn)則
失效準(zhǔn)則
為方便samcef復(fù)合材料用戶對(duì)模型的深入研究及仿真分析，samcef提供了所使用失效準(zhǔn)則的背景理論。這里提供給大家分享，資料內(nèi)容主要介紹了如下內(nèi)容：Introduction; Elementary Failure Modes; Maximum stress theory; Maximal strain theory; TSAI HILL quadratic theory; TSAI WU quadratic theory; HASHIN multicriterion;
G7_Failure_Criteria.pdf
LARC05失效準(zhǔn)則
大佬們好，我想詢問一下，我目前使用abaqus內(nèi)置的LARC05失效準(zhǔn)則仿真了一個(gè)三點(diǎn)彎曲模型，發(fā)現(xiàn)損傷之后沒有發(fā)生剛度退化，力位移曲線還呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，我在關(guān)鍵字里面已經(jīng)編輯了損傷演化的關(guān)鍵字，所以是不是真的要聯(lián)合xfem才能看到剛度退化啊？
ANSYS里的自定義失效準(zhǔn)則怎么定義的？
想請(qǐng)教各位：
ANSYS里的自定義失效準(zhǔn)則怎么定義的呢？一定要用UPFs編用戶子程序才行嗎？UPFs看起來非常復(fù)雜啊，怎么辦？
又沒有人做過這個(gè)阿？
謝謝了！！！！
ABAQUS金屬狗骨件拉伸-延性損傷（Ductile）（JC失效準(zhǔn)則 ￥10
ABAQUS金屬狗骨件拉伸-延性損傷（Ductile）（JC失效準(zhǔn)則）自做模型，內(nèi)附操作視頻，cae，inp文件
工業(yè)風(fēng)扇的振動(dòng)問題探究：Part1 風(fēng)扇失效的判斷準(zhǔn)則 ￥500
在這篇文章中，我們將介紹這些振動(dòng)造成其失效的準(zhǔn)則。
風(fēng)扇的振動(dòng)可能會(huì)引起如下問題：
風(fēng)扇軸承中的潤(rùn)滑脂被破壞，從而加速軸承磨損及損壞。
軸承中的滾子與軸套出現(xiàn)周期性的接觸失效與碰撞，從而造成軸承內(nèi)圈與外圈的磨損。
造成其他金屬結(jié)構(gòu)負(fù)載元件（例如：風(fēng)扇柵格或者風(fēng)扇橋架）的疲勞老化。
當(dāng)風(fēng)扇振動(dòng)傳遞到旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的關(guān)鍵元件（例如：電機(jī)），從而影響旋轉(zhuǎn)機(jī)械的使用壽命。
風(fēng)扇的振動(dòng)也會(huì)增加風(fēng)扇的噪聲，從而影響操作人員的舒適度。
ANSYS知識(shí)普及10——如何分析復(fù)合材料（1）（ANSYS專家編輯，非原創(chuàng)，歡迎轉(zhuǎn)摘）
（3） 定義失效準(zhǔn)則
支持多種失效準(zhǔn)則，不過我還是沒有用他，而是自己寫了通過應(yīng)力結(jié)果采用二次蔡胡準(zhǔn)則程序來判斷的。
失效準(zhǔn)則用于獲知在所加載荷下，各層是否失效。用戶可從三種預(yù)定義好了的失效準(zhǔn)則中選擇失效準(zhǔn)則，或者自定義多達(dá)六種的失效準(zhǔn)則。三種預(yù)定義失效準(zhǔn)則是：
最大應(yīng)變失效準(zhǔn)則，它允許有九個(gè)失效應(yīng)變；
最大應(yīng)力失效準(zhǔn)則，它允許有九個(gè)失效應(yīng)力；
Tsai-Wu失效準(zhǔn)則，它允許有九個(gè)失效應(yīng)力和三個(gè)附加的耦合系數(shù)。有兩種方式可用以計(jì)算這種準(zhǔn)則，詳見《ANSYS Theory Reference 》式(14.99-35)和式(14.99-36)。
失效應(yīng)變、應(yīng)力和耦合系數(shù)可以是與溫度相關(guān)的。《ANSYS Elements Reference》中有每種準(zhǔn)則所需數(shù)據(jù)的詳細(xì)介紹。通過TB命令族或FC命令族指定失效準(zhǔn)則。
TB命令族包括TB、TBTEMP和TBDATA 命令(Main Menu>Preprocessor>
Material Props>Material Models>Structural> Nonlinear>Inelastic>Non-Metal Plasticity>Failure Criteria)。其典型的命令流如下：
TB,FAIL,1,2 ! Data table for failure criterion, material 1,
! no. of temperatures = 2
TBTEMP,,CRIT ! Failure criterion key
TBDATA,2,1 ! Maximum Stress Failure Criterion (Const. 2 = 1)
TBTEMP,100 !
展開 
【公益貼】LS-DYNA 中的復(fù)合材料本構(gòu)模型的選取
就FRP復(fù)合材料面內(nèi)失效而言，常用的失效準(zhǔn)則如下：(1) 最大應(yīng)力準(zhǔn)則和最大應(yīng)變準(zhǔn)則,(2) Tsai-Wu 準(zhǔn)則, (3) Chang-chang準(zhǔn)則, (4) Hashin準(zhǔn)則,(5) Puck準(zhǔn)則,(6) LaRC準(zhǔn)則等，下面列出常用幾種復(fù)合材料本構(gòu)的特點(diǎn)，如下表：
Table 1.
轉(zhuǎn)載，ABAQUS復(fù)合材料仿真到底有多強(qiáng)
Abaqus針對(duì)復(fù)合材料的應(yīng)用有許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，包括前后處理建模、靜強(qiáng)度分析（包括穩(wěn)定性分析）、熱分析、碰撞分析、失效分析、以及斷裂分析等。
一、 復(fù)合材料固化成型
復(fù)合材料熱固化的過程，可以認(rèn)為是復(fù)合材料預(yù)浸料經(jīng)歷一系列溫度變化的熱固耦合過程。典型的溫度變化過程為：由室溫升溫30分鐘到185℃，保持1個(gè)小時(shí)，繼續(xù)升溫到195℃，保持2個(gè)小時(shí)，然后降溫到70℃以下。整個(gè)過程可以采用熱固耦合分析，由于基體材料和纖維增強(qiáng)材料的熱膨脹系數(shù)不一樣，一系列的溫度變化導(dǎo)致熱應(yīng)力產(chǎn)生，致使結(jié)構(gòu)發(fā)生翹曲變形。
下圖表示的是采用Abaqus中的熱固耦合功能分析某復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在熱固化后結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。
二、 復(fù)合材料后屈曲行為模擬
許多情況下復(fù)合材料層合板的屈曲以及后屈曲行為是要重點(diǎn)考慮的。Abaqus/Standard中Buckling和Riks分析步能夠很好的模擬屈曲行為。
三、 Abaqus中復(fù)合材料的失效準(zhǔn)則和損傷模型
Abaqus中的復(fù)合材料失效準(zhǔn)則主要有：
ü MSTRS 最大應(yīng)力理論失效準(zhǔn)則
ü TSAIH Tsai-Hill理論失效準(zhǔn)則
ü TSAIW Tsai-Wu理論失效準(zhǔn)則
ü AZZIT Azzi-Tsai-Hill理論失效準(zhǔn)則
ü MSTRIN 最大應(yīng)變理論失效準(zhǔn)則
四、 Abaqus中復(fù)合材料分層破壞的模擬
復(fù)合材料的分層破壞是很嚴(yán)重的失效形式。如何有效的模擬復(fù)合材料的分層破壞，是很重要的問題。Abaqus中復(fù)合材料分層破壞的模擬有兩種方式：VCCT（虛擬裂紋閉合技術(shù)）和Cohesive技術(shù)。
展開 復(fù)合材料幾個(gè)軟件 對(duì)比分析
失效準(zhǔn)則：
Aabqus：MSTRS最大應(yīng)力理論失效準(zhǔn)則，TSAIH Tsai-Hill理論失效準(zhǔn)則,TSAIWTsai-Wu理論失效準(zhǔn)則,AZZITAzzi-Tsai-Hill理論失效準(zhǔn)則,MSTRIN最大應(yīng)變理論失效準(zhǔn)則。
Samcef：為復(fù)合材料的強(qiáng)度校核提供多種準(zhǔn)則，除了包括Abaqus上述準(zhǔn)則外還包括了Hashin，Rice and Tracey準(zhǔn)則，同時(shí)用戶也可以自定義失效準(zhǔn)則。
復(fù)合材料分層破壞的模擬：
Abaqus中采用了VCCT及Cohesive技術(shù)，在samcef中也包含有Cohesive elements的定 義，可以用于復(fù)合材料的層間撕裂和損傷分析,但沒有應(yīng)用VCCT技術(shù)。
另外，Abaqus中包含Z-pin增強(qiáng)復(fù)合材料的模擬： Z-pin增強(qiáng)復(fù)合材料可以很好地控制復(fù)合材料的層間開裂。對(duì)于此類復(fù)合材料的模擬，可以同時(shí)使用VCCT和cohesive單元技術(shù)。復(fù)合材料的層間開裂使用VCCT技術(shù)，而Z-pin的影響使用cohesive單元模擬。
（3）裂紋擴(kuò)展方面：
在ABAQUS，Samcef中都可以應(yīng)用常規(guī)有限元法及XFEM對(duì)裂紋擴(kuò)展進(jìn)行分析:
常規(guī)的有限元法：不連續(xù)問題需要對(duì)網(wǎng)格重新劃分，大變形計(jì)算采用無網(wǎng)格方法，計(jì)算量比較大。擴(kuò)展有限元法 ( XFEM)它繼承了常規(guī)有限元法的所有優(yōu)點(diǎn)。
XFEM( 擴(kuò)展有限元) 與常規(guī)有限元相比主要的優(yōu)點(diǎn)是避免了常規(guī)有限元由于孔洞、夾雜、裂紋等不連續(xù)的存在導(dǎo)致的網(wǎng)格劃分不便，并能根據(jù)材料屬性和破壞準(zhǔn)則自行判斷裂紋擴(kuò)展的方向，在模擬孔洞、夾雜、裂縫裂紋擴(kuò)展、剪切帶模擬等問題中得到了廣泛的應(yīng)用。
展開 LS-DYNA中的接觸算法及TIEBREAK 接觸
（2）失效準(zhǔn)則
自動(dòng)TIEBREAK接觸只能設(shè)置應(yīng)力為失效準(zhǔn)則；非自動(dòng)TIEBREAK接觸既可以設(shè)置應(yīng)力為失效準(zhǔn)則，還可以設(shè)置力為失效準(zhǔn)則。
（3）殼單元的方向
自動(dòng)TIEBREAK接觸可以自動(dòng)調(diào)整殼單元的法線方向；
非自動(dòng)TIEBREAK接觸則不可以，必須將接觸面兩側(cè)的殼單元的方向手動(dòng)設(shè)置為相對(duì)的。但是有一種例外，就是在雙向非自動(dòng)接觸中，設(shè)置THKOFF選項(xiàng)為1可以激活厚度偏置，這樣就可以自動(dòng)處理殼的方向。
