主應力
關注創(chuàng)建者：聽濤_7861 創(chuàng)建時間：2020-12-17
主應力的視頻教程
ABAQUS UEL/UMAT子程序綜合實例訓練營
UEL、UMAT子程序嵌入提取主應力、主方向子程序，并與SPRINC和SPRIND實用主應力、主方向提取子程序對比驗證； 10. UEL、UMAT子程序嵌入線性方程組求解、非線性方程組迭代求解子程序。 11.
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ABAQUS-高速剪切載荷下的動態(tài)裂紋擴展（XFEM）
材料定義了最大主應力損傷初始準則，以及基于能量的損傷演化模型，裂縫在剪切作用下擴展，輸出應力應變，裂縫擴展云圖。
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Abaqus泡沫混凝土壓縮
其次，單元刪除方法作為本視頻另一重點，系統(tǒng)介紹了通過定義狀態(tài)變量，巧妙判別單元在受壓過程中的 “存活” 與 “失效” 狀態(tài)；依據(jù)大量實驗數(shù)據(jù)積累，科學確定符合泡沫混凝土破壞特征的準則，如主應力閾值或等效塑性應變極限等；并詳細演示在 Abaqus 求解流程中，如何高效執(zhí)行單元刪除操作，從而真實模擬泡沫混凝土在壓縮作用下的漸進破壞過程。
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主應力的實例教程
在此種條件下，巖土材料樣件中對應某一節(jié)點的主應力可以用1,2,3表示，在此種狀態(tài)下，樣件的應力狀態(tài)可以用主應力空間中的隨機一點P表示[4]。將主應力空間劃分為若干個平面，隨機一個主應力平面上都應當存在正向應力分量，但無論分量如何發(fā)生變化，第一主應力都應當保持不變，此時，第一主應力可以用下述公式計算得到。
式中：I1代表第一主應力。
在此種條件下，主應力主要由平面上的剪應力構成，剪應力計算公式如下：
式中：τπ代表平面上的剪應力；J2代表第二偏應力不變量。
完成上述計算后，以巖土力學試驗中的有限元仿真試驗為例，進行主應力分布特點的具體分析[5]。在此過程中，采用數(shù)值計算的方式，進行力學試驗中相關數(shù)值的模擬，計算過程中，可按照表1，設定巖土力學試驗中巖土材料樣件對應有限元模型的技術參數(shù)。
表1 巖土力學試驗中巖土材料樣件對應有限元模型的技術參數(shù)
研究過程中，進行建立帶模板與不帶模具的仿真結構模型，將兩個模型標注為(1)、(2)，對樣件的底部節(jié)點施加全約束，將其頂部與豎向垂直方向發(fā)生耦合，在頂部的中心節(jié)點位置，施加一個垂直向下的作用力，將其作為主應力，構件的主應力分布如圖2所示。
圖2 主應力分布云圖
2 疲勞仿真驗證
2.1 建立疲勞仿真計算模型
通過上文試驗獲得主應力組成，將其大致分為三個部分，分別為：單軸貫入中的純壓分布、雙軸貫入中的純拉分布和純剪中的拉壓復合應力組成。結合上述得到的主應力組成方式下的疲勞荷載仿真算例，實現(xiàn)對研究試件在疲勞荷載方式下的主應力分布情況分析。該計算實例是一種以拉、剪、壓為交變應力的彈塑性材料為研究對象，以有限元方法模擬其疲勞加載特性。具體如圖3所示。
圖3 疲勞仿真計算模型
該模型是一種長方體，其長為101 mm，寬為50mm，厚度為50 mm。
展開 在Workbench的幫助文檔看到一段求解Mises的程序代碼，而程序求解Mises應力時是通過三個主應力進行求解的，而我們知道根據(jù)有限元求解問題時，最先得到的已知量是位移，再根據(jù)物理方程即可得到應力分量，而主應力的求解依然需要利用應力分量根據(jù)相關公式進一步計算。
Mises應力是結構的第四強度等效應力，其計算公式如下：
上式通過六個應力分量求解Mises等效應力，用主應力的形式表示即為：
上式中的三個應力為主應力。
程序代碼計算如下：
該段程序是一段函數(shù)，聲明變量是張量tensor，該張量的列向量即是節(jié)點的六個應力分量，為弄清楚該段代碼采用的公式，查相關文獻，得到主應力的計算公式，如下，參考文獻《王凱. 主應力的計算公式[J]. 力學與實踐, 2014(6):783-785.》
式中：
上述代碼中定義了一個很小的數(shù)值，用于比較，當三個切應力同時小于這個極小值時，可以認為三個正應力即可當作主應力。
當三個切應力分量不是同時小于這個極小值時，需要根據(jù)公式進行計算，代碼中分別定義局部變量A、B、C、p、q、R、z和phi，最終返回三個主應力S1、S2和S3.
本文位轉載，旨在分享知識，侵刪。
展開 有限元軟件結構主應力計算
今天在Workbench的幫助文檔看到一段求解Mises的程序代碼，而程序求解Mises應力時是通過三個主應力進行求解的，而我們知道根據(jù)有限元求解問題時，最先得到的已知量是位移，再根據(jù)物理方程即可得到應力分量，而主應力的求解依然需要利用應力分量根據(jù)相關公式進一步計算。
Mises應力是結構的第四強度等效應力，其計算公式如下：
上式通過六個應力分量求解Mises等效應力，用主應力的形式表示即為：
上式中的三個應力為主應力。
程序代碼計算如下：
該段程序是一段函數(shù)，聲明變量是張量tensor，該張量的列向量即是節(jié)點的六個應力分量，為弄清楚該段代碼采用的公式，查相關文獻，得到主應力的計算公式，如下，參考文獻《王凱. 主應力的計算公式[J]. 力學與實踐, 2014(6):783-785.》
式中：
上述代碼中定義了一個很小的數(shù)值，用于比較，當三個切應力同時小于這個極小值時，可以認為三個正應力即可當作主應力。
當三個切應力分量不是同時小于這個極小值時，需要根據(jù)公式進行計算，代碼中分別定義局部變量A、B、C、p、q、R、z和phi，最終返回三個主應力S1、S2和S3.
展開 實用子程序SPRINC
在ABAQUS中使用UMAT子程序時有時會使用到最大主應力進行計算。通過查閱幫助文檔，ABAQUS實用子程序SPRINC可以在UMAT中計算最大主應力和最大主應變，SPRIND可以計算最大主應力和最大主應變的方向。
下面是ABAQUS幫助文檔關于實用子程序SPRINC的介紹：
SPRINC (calculate principal values)
Interface
CALL SPRINC(S,PS,LSTR,NDI,NSHR)
Variables to be provided to the utility routine
S
Stress or strain tensor.
LSTR
An identifier. LSTR=1 indicates that S contains stresses; LSTR=2 indicates that S contains strains.
NDI
Number of direct components.
NSHR
Number of shear components.
Variables returned from the utility routine
PS(I), I=1,2,3
The three principal values.
展開 我在看論文的過程中，看到文章中提到主應力是凸的，應力張量是凸的，這里的”凸“是什么意思呢
主應力的相關專題、標簽、搜索
主應力的最新內(nèi)容
其中第一、第二、第三主應力分別是此狀態(tài)下最大、中間、最小的應力值。
ABAQUS提供了以下幾種主應力：
Max/Mid/Min Principal：第一、二、三主應力，分別對應最大、中間、最小主應力。在判斷以脆性材料為主的第一強度理論時有奇效。
只提取仿真結果的第一主應力與材料應力標準值進行比較。
即只需判斷：仿真結果的 與材料的許用應力；
第二強度理論：最大拉應變強度理論，即導致材料失效的主要因素是拉應變。（這個本人用的少，就不誤導大家了）。
第三強度理論：最大剪切應力強度理論，即結構件的失效主要是因為切應力最先達到了材料的許用切應力。
我們是需要判斷仿真結果的最大剪應力 與材料的。等效為 。
相較于傳統(tǒng)的脆性開裂模型（如最大主應力準則），Cohesive單元能夠同時表征巖石的**張開型（Ⅰ型）、滑開型（Ⅱ型）及混合型裂紋擴展**，完美契合切削過程中多裂紋的復雜擴展模式，而直接通過網(wǎng)格劃分預設裂紋的方法無法模擬裂紋的動態(tài)萌生過程，難以反映真實切削機理。
從數(shù)值計算精度層面分析，插入Cohesive單元法可實現(xiàn)多裂紋的自主演化與相互作用。
Moldex3D Warp 提供使用者各種模數(shù)結果來表示其硬度：
?主模數(shù)表示應力主軸上纖維配向影響下的應力模數(shù)
?平均模數(shù)表示第二應力主軸上纖維配向影響下的應力模數(shù)
?次模數(shù)表示應力次軸上纖維配向影響下的應力模數(shù)
?各軸 (X, Y, Z) 次模數(shù)表示應力次軸上纖維配向影響下的應力模數(shù)
此外，應力張量的查看大家不要覺得是論文充字數(shù)的部分，許多模型可以通過應力張量、主應力方向等分析傳力機制，這也是有限元解讀力學原理的重要途徑之一。</span></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">有興趣的同學可以點擊下方“閱讀原文”觀看操作流程。希望喵星人的技巧對您所有幫助~</span></p>
abaqus損傷模擬？5個月前
采用xfem做壓縮模擬，觀察裂紋擴展，如果選擇最大主應力的話，abaqus這里是不是要選擇材料的最大抗拉強度，還有這里損傷演化一般是不是選1或者0.05就可以了？？？
直片應變片：用于測量單一方向的應變
應變花：兩個或三個測量柵絲，彼此間夾角為 90° 、45° 和 60° , 用于未知主應力方向的應力分析，扭轉應變等
剪切片：通過測量柵絲的特殊排列，測量扭桿的剪切應力
雙橋片：測量柵絲平行排列，用于彎曲梁的垂直應力測量
全橋片：帶有 4 個測量柵絲，用于拉壓雙向應力和扭轉應力等
鏈式片：多個測量柵絲，等距離排列，進行應變梯度測量
派生量與統(tǒng)計分析</p><p>Von Mises、主應力、塑性應變、能量密度、疲勞參數(shù)等派生量計算。</p><p>全局/局部統(tǒng)計、時間序列、頻域分析、模態(tài)分析等。</p><p>3. 驗證與比較</p><p>自動化報告生成、可復現(xiàn)的實驗記錄、導出常用格式（VTK/VTU、XDMF/HDF5、CSV、圖片、視頻）等。
</p><p>變形/應變的變形網(wǎng)格展示、自由度的可視化疊加（如等效應力、主應力、塑性應變）。</p><p>構件表面、截面、邊界的可視化：法線方向、法向載荷、接觸壓力、界面粘結狀態(tài)等。
在金屬疲勞分析中，假設裂紋總是垂直于最大主應力方向擴展，而這對于橡膠來說并不總是正確的，特別是在涉及應變結晶和非松弛載荷的情況下。因此，對于橡膠疲勞分析，需要使用臨界平面分析方法[5]，通過計算材料單元在多個潛在疲勞開裂面上的疲勞壽命，找出其中具有最短壽命的裂紋平面，將其確定為最危險的開裂面。
圖4顯示了疲勞壽命和臨界平面方向對應變幅度和平均應變的依賴性。
