細(xì)觀損傷力學(xué)的案例
固體塑性變形—細(xì)觀塑性力學(xué) 附塑性力學(xué)同濟(jì)大學(xué)下載
細(xì)觀力學(xué)包括實(shí)驗(yàn)、理論和計(jì)算這3個(gè)緊密聯(lián)系的方面。實(shí)驗(yàn)提供了細(xì)觀力學(xué)的物理依據(jù)，理論研究提供了物理規(guī)律的抽象模型和基本理論，計(jì)算分析則是一種有效的仿真和實(shí)驗(yàn)手段。
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機(jī)織復(fù)合材料細(xì)觀損傷分析仿真
對(duì)于損傷的判斷，纖維采用Hashin準(zhǔn)則：
樹(shù)脂采用最大應(yīng)力：
仿真效果
應(yīng)力：
損傷分布：
編輯
跳轉(zhuǎn)
應(yīng)力應(yīng)變曲線結(jié)果：
（《基于嵌入式約束的機(jī)織復(fù)合材料細(xì)觀建模與分析》）
輕骨料混凝土細(xì)觀損傷演化分析
輕骨料混凝土細(xì)觀損傷演化分析
1研究現(xiàn)狀
混凝土材料的準(zhǔn)脆性斷裂破壞是裂紋萌生、穩(wěn)定擴(kuò)展和失穩(wěn)擴(kuò)展的過(guò)程。為描述和分析混凝土的斷裂行為，1961年，Kaplan［1］開(kāi)始將線彈性斷裂力學(xué)方法引入到了混凝土結(jié)構(gòu)的分析中。由于混凝土存在應(yīng)變軟化現(xiàn)象，混凝土出現(xiàn)裂縫后，骨料與砂漿間仍存在著齒合的粘結(jié)效應(yīng)，且混凝土的微觀裂縫和亞臨界裂縫尺寸相較于一般的金屬材料大幾個(gè)量級(jí)，故彈塑性斷裂力學(xué)的COD和J積分理論亦不適用于描述混凝土在細(xì)觀尺度上的斷裂損傷［2］。
近年來(lái)在細(xì)觀尺度上通過(guò)數(shù)值模擬來(lái)分析和研究混凝土的宏觀斷裂逐漸成為熱點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了許多用于模擬混凝土斷裂損傷過(guò)程的細(xì)觀力學(xué)模型，主要分為連續(xù)和非連續(xù)裂縫模型兩類(lèi)［3-4］。經(jīng)典連續(xù)裂縫模型包括彌散裂紋模型［5］、鈍裂縫帶模型［6］、旋轉(zhuǎn)裂縫模型［7］等。經(jīng)典的非連續(xù)裂縫模型包括格構(gòu)模型［8］、剛體彈簧模型［9］、隨機(jī)力學(xué)特征模型［10］等。這些裂縫模型均難以對(duì)混凝土內(nèi)部裂縫的萌生、擴(kuò)展以及貫通的全過(guò)程進(jìn)行直觀展示，且模型網(wǎng)格敏感性較大，收斂性較差。內(nèi)聚力模型因能克服上述缺陷，是目前模擬材料斷裂使用較多的模型。
輕骨料混凝土具有輕質(zhì)高強(qiáng)、保溫隔熱性能好、抗火性好和抗震性能良好等諸多優(yōu)點(diǎn)，目前已成為僅次于普通混凝土用量最大的一種新型混凝土，得到了國(guó)內(nèi)外的廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外對(duì)輕骨料混凝土的力學(xué)性能、耐久性能等開(kāi)展了較為廣泛的試驗(yàn)研究，而有關(guān)輕骨料混凝土細(xì)觀層次上斷裂損傷演化分析和數(shù)值模擬研究仍然很少。基于連續(xù)損傷力學(xué)的內(nèi)聚力模型是采用在實(shí)體單元之間嵌入內(nèi)聚力單元的方法來(lái)模擬損傷以及斷裂行為。目前采用內(nèi)聚力模型來(lái)模擬輕骨料混凝土單軸拉壓下損傷斷裂行為的還未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。
展開(kāi) 基于相場(chǎng)損傷模型的混凝土細(xì)觀壓縮斷裂模擬
為了保證相場(chǎng)法中裂紋的不可逆性，由于無(wú)直接的裂紋量度，因此通常從損傷力學(xué)的角度保證，即來(lái)保證裂紋的不可逆性。提使用歷史變量H來(lái)代替方程中的，即
數(shù)值算例
本節(jié)使用ABAQUS軟件編寫(xiě)Fortran子程序?qū)崿F(xiàn)基于相場(chǎng)法的裂紋擴(kuò)展模型。對(duì)經(jīng)典的混凝土試件單軸受壓模擬進(jìn)行相場(chǎng)模擬，模型如圖 3所示，幾何尺寸100x 100mm。采用位移控制加載方案,平板底端固定,上端壓縮。其中,骨料強(qiáng)度大,混凝土破壞時(shí)一般骨料不會(huì)發(fā)生損傷,所以本文將骨料單元損傷本構(gòu)模型的斷裂能設(shè)定較大。砂漿和ITZ采用正常的相場(chǎng)損傷本構(gòu)模型,表1.1給出了各相的材料參數(shù),值得注意的是,損傷本構(gòu)模型只需要設(shè)定楊氏模量、泊松比、抗拉強(qiáng)度和斷裂能等常見(jiàn)的材料參數(shù)即可。
圖 3 單邊缺陷試樣單軸拉伸加載示意圖
表 1 各組分材料屬性
彈模（GPa）
泊松比
強(qiáng)度（MPa）
斷裂能（N/m）
骨料
50
0.2
35
3000
砂漿
20
0.2
4.5
150
界面過(guò)渡區(qū)
15
0.2
3.5
90
圖 4表示為不同加載時(shí)刻下模型損傷云圖，由圖可以看出在初始時(shí)刻時(shí)，由于外部載荷的較小，模型損傷程度比較小，并且損傷較為分散，對(duì)應(yīng)圖5最終的損傷網(wǎng)格模型可以看出，此時(shí)損傷云圖里呈現(xiàn)藍(lán)色的低損傷區(qū)域?qū)?yīng)于圖5的骨料，這也和之前對(duì)材料屬性的設(shè)置相一致。骨料相較于其他兩項(xiàng)組分，由于其斷裂能較大，所以不易出現(xiàn)損傷。
展開(kāi) 
abaqus混凝土塑性損傷（CDP）細(xì)觀模型
abaqus混凝土塑性損傷細(xì)觀模型-基于隨機(jī)骨料建模
基于連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)的Q345B損傷退化
想做一個(gè)Q345B的損傷退化，剛開(kāi)始接觸UMAT，看了幾天感覺(jué)還是很懵，沒(méi)有方向。想問(wèn)下大家有沒(méi)有相關(guān)的資料或者課程推薦，哪里可以找到類(lèi)似的源代碼？謝謝了
COMSOL實(shí)現(xiàn)隧道襯砌結(jié)構(gòu)多場(chǎng)耦合細(xì)觀損傷 ￥100
本案例以混凝土襯砌的損傷為主線，從細(xì)觀角度，在多場(chǎng)耦合分析方程中引入損傷變量，應(yīng)用COMSOL實(shí)現(xiàn)襯砌損傷過(guò)程中的熱-濕-力場(chǎng)三場(chǎng)耦合模型。通過(guò)案例和視頻講解可以掌握利用COMSOL實(shí)現(xiàn)襯砌混凝土溫度、濕度、氣動(dòng)荷載相互作用和多因素耦合作用下襯砌結(jié)構(gòu)的損傷，具體例子和視頻詳細(xì)講解附后。
『原創(chuàng)』復(fù)合材料細(xì)觀力學(xué)引論
作者：黃爭(zhēng)鳴 著
出版社：科學(xué)出版社
出版日期：2004-9-1
ISBN：7030137795
字?jǐn)?shù)：225000
印次：2
版次：1
紙張：膠版紙
內(nèi)容提要
本書(shū)系統(tǒng)介紹了分析求解纖維增強(qiáng)復(fù)合材料彈-塑性和極限強(qiáng)度性能的公式化細(xì)觀力學(xué)理論，包括單向復(fù)合材料的彈性常數(shù)、橋聯(lián)模型、單向復(fù)合材料的強(qiáng)度、層合板的剛度與強(qiáng)度、熱應(yīng)力計(jì)算以及計(jì)算機(jī)程序等。根據(jù)本書(shū)介紹的理論，讀者只需要知道纖維和基體的性能參數(shù)以及纖維體積含量等幾何數(shù)據(jù)，就可以預(yù)報(bào)復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)在任意載荷下的最大承載能力。
本書(shū)既可以作為有關(guān)專(zhuān)業(yè)的大學(xué)本科生和研究生教材和大學(xué)“材料力學(xué)”的補(bǔ)充教材，也可以作為航空、航天、力學(xué)、土木、交通、化工、船舶、汽車(chē)、機(jī)械、材料等領(lǐng)域的研發(fā)以及工程技術(shù)人員的參考書(shū)。
展開(kāi) COMSOL細(xì)觀混凝土砂漿及界面過(guò)渡區(qū)受壓損傷破壞
建立砂漿、骨料、界面過(guò)渡區(qū)（ITZ, Interface Transition Zone）的混凝土細(xì)觀模型對(duì)于深入理解混凝土材料的性能及其損傷破壞機(jī)理至關(guān)重要。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立包含多邊形骨料及ITZ的混凝土細(xì)觀模型，并對(duì)其受壓損傷破壞進(jìn)行研究。
隨機(jī)多邊形骨料混凝土細(xì)觀模型采用CAD隨機(jī)多邊形顆粒插件建模，將模型中的骨料、ITZ、基體分別另存為dxf格式文件。此CAD樣圖也可在以下鏈接中下載獲取。
CAD隨機(jī)多邊形顆粒
將導(dǎo)出的dxf文件依次導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)，并通過(guò)布爾操作形成混凝土細(xì)觀模型。
對(duì)模型進(jìn)行材料指定，對(duì)骨料、砂漿、ITZ分別設(shè)置對(duì)應(yīng)密度、楊氏模量及泊松比，同時(shí)設(shè)置損傷參數(shù)，并對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
模型下表面設(shè)置為固定約束，上表面指定位移，模擬混凝土試塊受壓狀態(tài)，提交計(jì)算完成研究。
展開(kāi) ABAQUS基于CT掃描重建與CDP模型的混凝土細(xì)觀損傷斷裂三維數(shù)值模擬
上篇文章介紹了ABAQUS通過(guò)CT或切片數(shù)據(jù)重建混凝土多組分三維細(xì)觀模型。本案例介紹采用CDP材料對(duì)三維重建的混凝土細(xì)觀模型進(jìn)行損傷斷裂數(shù)值模擬有限元分析。
ABAQUS模型重建完成后，在屬性里建立骨料、砂漿、ITZ材料參數(shù)，并替換截面內(nèi)原有的空材料，這里砂漿及ITZ可使用EasyCDP插件直接生成混凝土損傷塑性材料，由于不考慮骨料的損傷破壞，因此不必設(shè)置骨料的損傷參數(shù)。
將混凝土細(xì)觀部件進(jìn)行裝配，添加分析步，并在載荷中設(shè)置受壓載荷。
建立并提交作業(yè)，查看最終的模擬結(jié)果。
展開(kāi) 離散元對(duì)加固尾砂在干濕循環(huán)作用下的細(xì)觀力學(xué)分析
離散元對(duì)加固尾砂在干濕循環(huán)作用下的細(xì)觀力學(xué)分析
禹雪陽(yáng)1,劉邦瑤1,田亞坤1,2,伍玲玲1,2,張志軍1,2*
(1.南華大學(xué) 資源環(huán)境與安全工程學(xué)院,湖南 衡陽(yáng) 421001;2.湖南省礦山巖土工程災(zāi)害預(yù)測(cè)與控制工程技術(shù)研究中心,湖南 衡陽(yáng) 421001)
摘 要：為探究加固尾砂在干濕循環(huán)作用影響下力學(xué)性能、力鏈和尾砂顆粒運(yùn)動(dòng)的變化,通過(guò)對(duì)加固尾砂進(jìn)行三軸試驗(yàn)和離散元顆粒流(PFC2D)模擬試驗(yàn),分析其力學(xué)性能變化趨勢(shì),并且探究尾砂顆粒間受力傳力和顆粒運(yùn)動(dòng)的演變。試驗(yàn)結(jié)果表明:加固尾砂峰值應(yīng)力隨著干濕循環(huán)次數(shù)增加而逐漸遞減,但是其峰值應(yīng)力相較于原狀尾砂至少提升2.13倍;在干濕循環(huán)作用下,加固尾砂內(nèi)部力鏈逐漸加粗,網(wǎng)狀粗力鏈區(qū)域增多,且網(wǎng)狀粗力鏈區(qū)域發(fā)生位置變化;試樣破壞碎片數(shù)量隨循環(huán)次數(shù)增加而增加,碎片集中區(qū)隨著循環(huán)進(jìn)行,從試樣下部向上部移動(dòng);干濕循環(huán)造成尾砂顆粒位移情況發(fā)生改變,顆粒不同位移區(qū)域增加,并在試樣上端產(chǎn)生大量不同位移區(qū)域,造成試樣上端更容易被破壞。
關(guān)鍵詞：干濕循環(huán);力學(xué)性能;PFC;力鏈;顆粒位移
0 引 言
因世界各國(guó)尾礦庫(kù)安全問(wèn)題頻發(fā),如2019年巴西布魯馬迪紐潰壩事件,造成了嚴(yán)重的安全事故,給經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了不可挽回的損失。為了解尾礦庫(kù)壩體的特性和治理尾礦庫(kù)安全問(wèn)題,世界各國(guó)學(xué)者在不同種類(lèi)的土體物理力學(xué)性能和微生物土體加固方面展開(kāi)了大量研究。
微生物加固是土體綠色治理方案,它能有效填充土體孔隙,增強(qiáng)土體力學(xué)性能[1]。微生物加固能顯著提升土體物理性能和土體強(qiáng)度,并且在短時(shí)間內(nèi)能數(shù)倍提升土體抗剪強(qiáng)度[2]。且微生物加固能有效降低土體導(dǎo)水率,從而降低土體累積侵蝕量和侵蝕速度[3]。通過(guò)微生物加固技術(shù)加固土體,還能有效降低土體開(kāi)裂甚至修復(fù)土體裂縫[4]。
展開(kāi) 
ABAQUS切片掃描三維重建再生骨料混凝土細(xì)觀損傷斷裂數(shù)值模擬
本案例基于ABAQUS AbyssFish CT2Model 3D V2.0插件，利用混凝土立方體試件的切片掃描圖像實(shí)現(xiàn)高精度有限元模型三維重建，精準(zhǔn)劃分骨料及水泥砂漿區(qū)域，構(gòu)建三維再生骨料混凝土細(xì)觀模型。施加單軸壓縮荷載，動(dòng)態(tài)追蹤再生混凝土的損傷演化過(guò)程，揭示裂紋的萌生及擴(kuò)展機(jī)制。本案例基于真實(shí)結(jié)構(gòu)的三維重建，突破傳統(tǒng)隨機(jī)模型的局限性，為再生混凝土的性能優(yōu)化提供可靠理論依據(jù)。
獲取混凝土內(nèi)部切片圖像數(shù)據(jù)的方法主要有以下兩種：一是X射線斷層掃描（CT/XRM），其原理是利用X射線穿透混凝土試件，通過(guò)采集多角度投影數(shù)據(jù)，反演生成三維內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像；二是物理切片法，將試件切割成薄片，并對(duì)切片進(jìn)行圖像采集。
獲取到試件切片圖像數(shù)據(jù)后，對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理以區(qū)分骨料及砂漿區(qū)域，然后即可在ABAQUS內(nèi)直接采用CT2Model 3D插件將切片圖像進(jìn)行混凝土細(xì)觀模型的三維重建。
由于需要考慮再生骨料及砂漿的細(xì)觀損傷斷裂，因此采用EasyCDP插件分別生成兩種損傷塑性材料模型，砂漿材料20 MPa，再生骨料15.8 MPa，并將CT2Model 3D插件建模時(shí)生成的Section中的空材料替換為CDP材料。
將模型裝配，設(shè)置分析步并施加軸心受壓載荷，需要注意載荷應(yīng)施加到試件成型時(shí)的側(cè)面。
建立并提交作業(yè)，查看模擬結(jié)果。
可觀察到裂紋開(kāi)展穿過(guò)再生骨料。
展開(kāi) ABAQUS隨機(jī)多面體骨料再生混凝土細(xì)觀力學(xué)分析
再生混凝土力學(xué)性能受再生骨料比例、強(qiáng)度等多方面影響，通過(guò)有限元方法對(duì)再生骨料混凝土模擬對(duì)評(píng)估混凝土抗壓強(qiáng)度有重要意義。本案例通過(guò)CAD隨機(jī)多面體3D插件建立隨機(jī)分布的混凝土再生粗骨料模型，并將模型導(dǎo)入ABAQUS內(nèi)，通過(guò)對(duì)再生骨料及普通骨料的設(shè)置，進(jìn)行再生混凝土的軸壓力學(xué)研究。
在AutoCAD軟件內(nèi)，采用CAD隨機(jī)多面體3D V1.0插件建立混凝土骨料、水泥砂漿基體模型，并將普通骨料（紅、綠）、再生骨料（黃）、立方體基體分別導(dǎo)出為.iges格式文件備用。
將導(dǎo)出的再生骨料混凝土模型文件以部件的形式導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)。
對(duì)普通骨料、再生骨料、砂漿分別進(jìn)行材料設(shè)置。
建立剛體加載板并與再生骨料混凝土細(xì)觀模型進(jìn)行裝配。
設(shè)置荷載施加板與混凝土部件之間的相互作用。
對(duì)上部荷載施加板添加豎向位移，下部板設(shè)置為固定約束。
對(duì)再生混凝土模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
創(chuàng)建并提交作業(yè)，查看結(jié)果。
展開(kāi) COMSOL混凝土細(xì)觀單軸拉伸斷裂模擬基于相場(chǎng)損傷模型
混凝土細(xì)觀模型
構(gòu)建骨料、砂漿、界面過(guò)渡區(qū)三種組分的混凝土細(xì)觀模型，模型構(gòu)建采用CAD隨機(jī)多邊形顆粒插件進(jìn)行參數(shù)化建模生成，操作詳細(xì)步驟可參考：【COMSOL隨機(jī)多邊形骨料及界面過(guò)渡區(qū)ITZ建模】
插件中粗骨料采用多邊形模型，骨料的位置以隨機(jī)投放的算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，骨料多邊形形狀及邊數(shù)可通過(guò)參數(shù)進(jìn)行定義；界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）采用單獨(dú)的部件，分布于粗骨料與砂漿之間，以此來(lái)獲得表征混凝土細(xì)觀特征的隨機(jī)骨料模型。
相場(chǎng)斷裂理論
現(xiàn)階段在有限元框架下模擬裂紋擴(kuò)展的數(shù)值分析方法主要有單元?jiǎng)h除法、界面單元法、擴(kuò)展有限元 (XFEM)等；相場(chǎng)理論是通過(guò)在尖銳裂縫擴(kuò)展的邊界引入0~1的相場(chǎng)來(lái)反映材料的損傷或斷裂程度，通過(guò)相場(chǎng)的控制方程來(lái)實(shí)現(xiàn)變量的演化。相場(chǎng) (phase-field) 斷裂模型是一種彌散式裂紋模型，是基于傳統(tǒng) Griffith理論, 通過(guò)能量平衡理論研究裂紋的擴(kuò)展行為，與其他斷裂理論相比，相場(chǎng)理論具有便于描述裂紋的形成、分岔等復(fù)雜情況，網(wǎng)格敏感性較小等優(yōu)點(diǎn)。
模型樣圖
建模采用的CAD模型樣圖可在下面鏈接下載：
https://www.yqgqt.org.cn/post/1787116
展開(kāi) 濕熱環(huán)境下碳纖維復(fù)合材料宏-細(xì)觀損傷演化Vumat子程序。
濕熱環(huán)境下碳纖維復(fù)合材料宏-細(xì)觀損傷演化Vumat子程序。 感興趣的話和我私聊吧！
