Hashin失效準(zhǔn)則的案例
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
下圖是損傷后云圖（左邊為兩個(gè)子程序云圖，損傷判斷略有不同）與ABAQUS的Hashin接近：
在ABAQUS的Hashin失效準(zhǔn)則中有一個(gè)系數(shù)，默認(rèn)該系數(shù)為0，此時(shí)纖維方向是最大應(yīng)力準(zhǔn)則，該系數(shù)為1是才是Hashin失效，這個(gè)需要十分小心（都是淚得出的結(jié)論）。
上圖是系數(shù)為1（hashin）和0（最大應(yīng)力）時(shí)的系統(tǒng)/子程序纖維損傷云圖。
【理論知識(shí)】Hashin復(fù)合材料漸進(jìn)失效模型原理及參數(shù)詳解
在之前的文章里曾經(jīng)多次提到過Hashin準(zhǔn)則，這是目前區(qū)分失效模式的判據(jù)中應(yīng)用最廣泛的判據(jù)之一，已被Abaqus、Ansys、MSC等大型商業(yè)軟件所集成。無(wú)論中文還是外文有關(guān)采用Hashin準(zhǔn)則進(jìn)行復(fù)合材料漸進(jìn)失效分析的文章也是鋪天蓋地、數(shù)不勝數(shù)，Hashin于1980年發(fā)表的一篇單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料失效準(zhǔn)則的文章被引用了3790次。在提出該理論時(shí)，本來是用于預(yù)測(cè)單向復(fù)合材料失效行為的，然鵝，目前大家基本都在將其應(yīng)用于層壓板的失效預(yù)測(cè)。
關(guān)于Hashin準(zhǔn)則的描述以及在WWFE中的表現(xiàn)，之前已經(jīng)撰文描述過，此處不再贅述，感興趣的可以點(diǎn)擊下方鏈接了解詳情。
聊一聊世界復(fù)合材料失效運(yùn)動(dòng)會(huì)（WWFE）——搞復(fù)材失效而不知WWFE你就out了
復(fù)合材料失效理論知多少？（一）
本文主要講解一下Abaqus中使用Hashin失效判據(jù)以及基于能量的演化判據(jù)進(jìn)行漸進(jìn)失效分析時(shí)各種參數(shù)和變量的定義和來由。有一些讀者對(duì)這兩者的組合使用的非常熟練，但并不了解損傷演化過程中失效判據(jù)和臨界應(yīng)變能釋放率是如何控制損傷擴(kuò)展的，希望通過本文能幫助讀者對(duì)復(fù)合材料漸進(jìn)失效分析有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。
展開 Hashin失效準(zhǔn)則VUMAT源代碼（一起學(xué)習(xí)交流VUMAT吧）
c http://abaqus-users.1086179.n5.nabble.com/Hashin-damage-theory-td12032.html
subroutine vumat(
c Read only -
1 nblock, ndir, nshr, nstatev, nfieldv, nprops, lanneal,
2 stepTime, totalTime, dt, cmname, coordMp, charLength,
3 props, density, strainInc, relSpinInc,
4 tempOld, stretchOld, defgradOld, fieldOld,
5 stressOld, stateOld, enerInternOld, enerInelasOld,
6 tempNew, stretchNew, defgradNew, fieldNew,
c Write only -
7 stressNew, stateNew, enerInternNew, enerInelasNew )
c
include 'vaba_param.inc'
c
c 3D Orthotropic Elasticity with Hashin 3d Failure criterion
c
c The state variables are stored as:
c state(*,1) = material point status
c state(*,2:7) = damping stresses
c
c User defined material properties are stored
展開 
Hashin失效準(zhǔn)則VUMAT源代碼（一起學(xué)習(xí)交流VUMAT吧）
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（glare板）
已實(shí)現(xiàn)層合板斷裂，且已解決網(wǎng)格畸變問題，層間內(nèi)插cohesive單元，補(bǔ)片與母體間采用cohesive膠接，模型采用hashin失效準(zhǔn)則
內(nèi)附有cae，inp，Vumat 子程序
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層合板變形問題咨詢
層合板材料屬性（基于Hashin失效準(zhǔn)則）如下圖：
內(nèi)聚層材料屬性（基于拉伸的二次應(yīng)力準(zhǔn)則）如下圖：
在后處理中，層合板變形情況如圖1所示。
靠近沖擊面一側(cè)的鋪層變形過大，出現(xiàn)凹陷的情況，原理沖擊的一側(cè)并不隨著整體而變形。參考的變形圖如圖2所示。
問題是：請(qǐng)問什么原因會(huì)導(dǎo)致這種情況？如何解決？
圖1 應(yīng)力云圖
圖2 參考圖
Abaqus復(fù)合材料螺栓接頭的失效分析
層失效是通過Hashin失效準(zhǔn)則作為損傷初始和斷裂能量作為損傷演化的建模。
幾何
三個(gè)Part實(shí)例，其中兩個(gè)為150x25x3.8 mm 的CFRP平板，一個(gè)為M14的Steel螺栓。如下圖所示，螺栓直徑比平板孔直徑小0.5mm。
圖1 : 復(fù)合板（左）和螺栓（右）
材料
鋼螺栓：楊氏模量210e3 MPa，泊松比0.3，密度7850e-12 ton/mm3
復(fù)合板：由多個(gè)與負(fù)載方向和板長(zhǎng)度方向不同的多個(gè)單向（UD）層構(gòu)成，詳細(xì)的CFRP復(fù)材參數(shù)如下圖。
圖2 : CFRP 材料建模 (彈性屬性, Hashin準(zhǔn)則初始, 斷裂能量演化)
損傷失效建模，對(duì) Abaqus 的 CFRP 復(fù)合損傷進(jìn)行建模，需要綜合兩個(gè)建模方面對(duì)材料退化：失效萌生Failure initiation和失效演化failure evolution。依賴于第一層失效標(biāo)準(zhǔn)（first ply failure criteria），針對(duì)層失效用戶可以評(píng)估復(fù)合結(jié)構(gòu)為FAIL/PASS。此評(píng)估是最保守的評(píng)估，其根據(jù)第一層失效準(zhǔn)則，依賴于純后處理生成的失效包絡(luò)，這些標(biāo)準(zhǔn)不允許材料退化或單元?jiǎng)h除。
對(duì)于本文，將在損傷建模中包括材料退化（斷裂能量損傷），損傷初始是基于Hashin層失效準(zhǔn)則進(jìn)行建模， 此準(zhǔn)則考慮以下 ply 失效模式：
拉伸時(shí)纖維斷裂(Xt)
壓縮時(shí)纖維屈曲和扭結(jié)(Xc)
橫向拉伸和剪切作用下的基體開裂(Yt)
橫向壓縮和剪切作用下的基體破碎(Yc)
其中X、Y分別對(duì)應(yīng)于增強(qiáng)和基材，此4個(gè)強(qiáng)度值輸入圖2中的material選項(xiàng)卡，注意Hashin準(zhǔn)則材料對(duì)話窗，抗壓強(qiáng)度不需要“-”符號(hào)。
展開 在HyperMesh中進(jìn)行Abaqus校核準(zhǔn)則設(shè)置 ￥1
打開HyperMesh，選擇Abaqus求解器模板
定義材料類型為L(zhǎng)AMINA
勾選FailStress按鈕，定義材料應(yīng)力許用值參數(shù)
定義完成后，設(shè)置單元輸出卡片TSAIH、TSAIW
求解計(jì)算后即可在HyperView中查看失效因子
后期講述Hashin失效準(zhǔn)則設(shè)置
復(fù)合材料失效脫粘分析鏈接：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14492
后處理教程鏈接：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14395
Abaqus子模型設(shè)置http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1196942；
計(jì)算復(fù)合材料ABD剛度矩陣：http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1193225；
HyperMesh啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)加載腳本的三種方式：http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1206247
展開 復(fù)合材料失效理論知多少？（一）
5 Tsai-Wu準(zhǔn)則
鑒于Tsai-Hill理論和Hoffman理論中缺乏或項(xiàng)的影響，蔡為倫和EdwardM.Wu于1971年提出了新的張量理論，假定在應(yīng)力空間內(nèi)，破壞表面可以表示為一個(gè)二次張量多項(xiàng)式形式：
其中由雙軸拉伸試驗(yàn)測(cè)得。
6 Hashin準(zhǔn)則
同樣的二階近似模型還有文章最開頭提到的Hashin準(zhǔn)則。（由于復(fù)合材料試驗(yàn)數(shù)據(jù)具有較大的分散性，繼續(xù)增加近似階數(shù)沒有太大意義，因此，到目前為止，尚沒有三階或者更高階的失效判據(jù)出現(xiàn)。）
Hashin在1980年提出了一種三維的復(fù)合材料失效判據(jù)，該準(zhǔn)則后被收錄于MILHDBK-17，在工程界與學(xué)術(shù)界應(yīng)用甚廣，目前其簡(jiǎn)化形式的二維失效判據(jù)已被集成在了Abaqus、MSC.Dytran等有限元軟件中。
其簡(jiǎn)化后的三維表達(dá)形式如下：
Hashin三維失效判據(jù)可以預(yù)測(cè)四種失效模式：纖維拉伸失效、纖維壓縮失效、基體拉伸失效以及集體壓縮失效等。在纖維拉伸失效中，考慮了剪切效應(yīng)的影響。
Abaqus中采用的是2D的Hashin準(zhǔn)則，其表達(dá)形式如下：
上面看到的Hashin基體失效準(zhǔn)則是簡(jiǎn)化后的公式，Hashin準(zhǔn)則最初的表達(dá)形式中，強(qiáng)度數(shù)值是斷裂面上的強(qiáng)度，應(yīng)力也是斷裂面上的應(yīng)力，與現(xiàn)在的Puck類似。
原始Hashin基體失效準(zhǔn)則：
但是受限于當(dāng)時(shí)的計(jì)算條件，無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算出斷裂面的角度，所以采用了上述簡(jiǎn)化形式。后來Puck在Hashin基礎(chǔ)上采用數(shù)值手段將斷裂面角度求解出來，得到了更準(zhǔn)確的基體失效判據(jù)，有關(guān)斷裂面角度求解及Puck失效理論將在后續(xù)文章進(jìn)行更新，敬請(qǐng)關(guān)注。
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對(duì)于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的模擬，在<a href="/major/ABAQUS中，集成了二維Hashin失效準(zhǔn)則與多種損傷演化準(zhǔn)則，但缺少三維的復(fù)合材料本構(gòu)模型。
參考一篇已發(fā)表的SCI文章，使用Fortran語(yǔ)言建立三維平紋織物復(fù)合材料彈塑性、漸進(jìn)損傷本構(gòu)模型-Vumat子程序。平紋織物復(fù)合材料在1方向和2方向絲束性能近似相同。
該程序是博士期間學(xué)習(xí)復(fù)材子程序的小部分總結(jié)，編程結(jié)構(gòu)并不是非常漂亮及完美，但確保能順利運(yùn)行，且單元驗(yàn)證結(jié)果與理論公式一致，介意請(qǐng)勿拍。
程序中塑性迭代部分并非主流的牛頓-拉夫遜和梯度下降方法，但經(jīng)過驗(yàn)證能夠適用于該模型，介意請(qǐng)勿拍。
附件內(nèi)容：1. inp算例模型(低速?zèng)_擊工況，1/4模型，層間使用cohesive element) 2. 子程序 3 .使用方法 4.參考論文名稱
首先介紹該子程序的使用方法與效果
1. 在ABAQUS中建立三維復(fù)合材料模型，這里建立一個(gè)簡(jiǎn)單的方塊。賦給材料方向，1,2方向分別表示絲束的方向，3方向表示垂直于1，2的方向，也就是面外方向。
2. 建立材料屬性
3. 建立顯示Explicit計(jì)算時(shí)間步，時(shí)間0.005，在場(chǎng)輸出中勾選輸出 SDV和 STATUS.
4. 劃分網(wǎng)格，賦給Explicit 3D stress單元類型，邊界條件根據(jù)需要設(shè)定即可，此處不再贅述。此處劃分為一個(gè)單元，使用12方向往復(fù)加載卸載。建立Job，提交模型前在Job中選擇該子程序，設(shè)置雙精度計(jì)算。
5. 查看結(jié)果，等效塑性應(yīng)變?cè)谛遁d時(shí)沒有變化，再次加載時(shí)剪切應(yīng)力按照原來的路徑返回，剪切損傷在卸載時(shí)也保持不變。
6. 將該子程序應(yīng)用在低速?zèng)_擊模型中，可以順利運(yùn)行。
接下來簡(jiǎn)要介紹該子程序的相關(guān)理論，子程序、參考的論文名稱以及輸入材料參數(shù)的對(duì)應(yīng)含義打包在附件中。
展開 
Abaqus纖維復(fù)合材料修復(fù)金屬開孔板拉伸 ￥89
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補(bǔ)片與母體間采用cohesive膠接，模型中復(fù)合材料采用hashin失效準(zhǔn)則，金屬采用ductile失效！
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內(nèi)附有cae，inp，Vumat 子程序，操作視頻
</div><div contenteditable="false" width="100%">
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展開 復(fù)合材料三點(diǎn)彎曲hashin準(zhǔn)則（殼單元） ￥3
復(fù)合材料三點(diǎn)彎曲hashin準(zhǔn)則（殼單元）
基于Hashin準(zhǔn)則的木材受火后強(qiáng)度分析
屈服準(zhǔn)則
木材是各向異性材料，且L、R、T三個(gè)方向的拉壓屈服強(qiáng)度不一樣，屬于拉壓非對(duì)稱材料。為了準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)木材的失效需要選擇合適的各向異性屈服準(zhǔn)則，目前常用的各向異性屈服準(zhǔn)則有：Hill準(zhǔn)則，Hosford準(zhǔn)則，Yamada-Sun屈服準(zhǔn)則等。本采用Hashin準(zhǔn)則作為木材的屈服準(zhǔn)則
損傷演化準(zhǔn)則
本文木材本構(gòu)關(guān)系模型定義了兩種不同的損傷演化模型，受壓延性破壞采用理想彈塑性模型，受拉脆性破壞采用線彈性軟化模型.引入損傷變量D來描述木材的受損狀態(tài)。
溫度影響
木材隨著溫度的升高，發(fā)生不同程度的炭化，其強(qiáng)度、彈性模量、斷裂能也隨之發(fā)生變化。本文考慮了溫度對(duì)木材的模量、強(qiáng)度的影響，并且認(rèn)為溫度對(duì)拉壓性能產(chǎn)生的影響不同。
根據(jù)上述相關(guān)理論編寫了abaqus vumat子程序，并通過單胞模型對(duì)子程序進(jìn)行驗(yàn)證。
下圖為不同溫度下單向拉壓結(jié)果
下圖為三點(diǎn)彎曲載荷下的破壞行為
展開 umat hashin準(zhǔn)則 報(bào)錯(cuò)
為什么復(fù)合材料層合板用hashin-3Dumat子程序一運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)下面錯(cuò)誤啊，百思不得姐
Abaqus/Standard Analysis exited with an error - Please see the message file for possible error messages if the file exists.
