材料本構開發的案例
lsdyna材料本構模型二次開發經驗分享（umat41）
二、lsdyna二次開發前期儲備
2.1 軟件安裝（最基本最簡單）
（1）必須擁有對應版本的ls-dynalib文件包。需要根據不同的系統平臺（32位/64位、SMP/MPP）、版本（971R5.1.1/R711/R8.0.0）得到對應的lib包。
（2）裝IFC之前需要先裝MVS
（3）有lstc授權文件，即ls‐dyna求解器可求解。
下面是版本對應關系：
2.2 力學知識儲備（最難）
因為做lsdyna本構模型二次開發和直接使用內置本構進行計算難易程度差距很大，采用內置本構進行計算不用過多了解本構底層邏輯。而二次開發自己的本構需要對整套本構的內在邏輯有很好的理解，包括基本的應力應變關系、應力偏量、靜水應力、應變率、應力不變量、應力偏量不變量等等。如果有做二次開發的打算，建議提早學習一下以上知識點，可以查閱相關書籍，個人建議如果想速成可以在B站上去學習，有一位女老師講的線上網課非常受用。
2.3 Fortran語言基礎（相對較容易）
二次開發對于編程的要求是很低的，只需要掌握最基本的即可。比如用到最多的條件語句里的比較：gt為大于、le為小于等于、ge為大于等于。其他的也都和上邊這些最基本的一樣，在具備以上兩點之后可以在lsdyna手冊里看一下具體代碼，先讀一遍，主要是學習套路和編程語言。
如果以上三點你都基本具備了，那么就可以自己嘗試去根據推導的本構去編一下umat代碼了。
如果umat代碼寫完了，那么恭喜你，可以進入下一道難關了：編譯生成求解器。如果你是初學者，那么寫完之后的代碼肯定會錯誤百出，不過不要慌，這很好解決。因為在編譯的時候如果你的語法有錯誤，他都會提示的，在vs里打開行號就可以清晰地看到具體哪一行出錯了，fortran語法以及umat書寫格式問題就可以通過一次次改錯而解決掉了。
展開 建筑黑科技來襲 之Abaqus材料本構庫開發、驗證及工程實踐
而建立一個合理的結構模型的必經之路是進行有效的網格劃分并選擇合適的材料本構模型。
混凝土規范本構曲線
在實際結構的動力彈塑性分析中，選用實體單元對結構進行網格劃分的計算代價難以承受，因此常采用梁單元模擬梁、柱構件，采用殼單元模擬墻和板。梁單元常用的主要包括塑性鉸單元和纖維模型這兩種，其中普遍認為纖維模型直接從材料的本構關系出發，能夠較為準確地描述梁柱的非線性行為。至于殼單元，基于合理的材料本構關系的分層殼單元是描述剪力墻構件非線性力學行為的重要手段。
纖維模型以及分層殼示意圖
研發團隊利用Abaqus材料用戶子程序結構，采用Fortran語言編寫了大量的材料用戶子程序，建立了CSEPA材料本構庫，主要包括普通混凝土材料本構、考慮箍筋作用的Mander約束混凝土本構、方/圓鋼管約束混凝土本構以及同濟剪力墻損傷本構等。通過與國內外經典的靜力及動力試驗進行對比，保證材料用戶子程序的精確性和準確性。接下來就為大家介紹工程軟件研發室近年來在材料本構庫方面進行的探索和實踐。
展開 一個有意思的材料本構模型設計方案，拉伸變形采用von Mises屈服，壓縮側 cap屈服本構模型設計。
分享這個代碼的主要原因：一方面，它很適合做玻璃、非晶材料、壓痕問題中的壓力敏感塑性分析；另一方面，它也是學習 cap 模型、致密化硬化和隱式本構積分的一個很好的范例。論文結果表明，這一模型能夠較好復現實驗載荷—位移曲線以及壓痕致密化分布，不過需要明確指出的是，當前模型暫時還沒有考慮剪切硬化，因此更適合用于理解“壓痕致密化”這一核心機制，而不是直接覆蓋所有復雜失效問題。作為一份用于科研復現和二次開發的代碼，我覺得它很有參考價值。
巖土非線性本構UMAT開發 ￥666
巖土非線性本構UMAT開發
耐火材料熱應力分析中的材料本構模型研究
熱應力是耐火材料破壞的主要原因之一。材料的本構關系是有限元模擬準確性的決定因素。論述了各種用于耐火材料的本構模型，比較了各自的優缺點和適用范圍，闡明了建立統一的耐火材料本構模型的困難，提出了一種利用細觀力學方法解決該問題的新思路
耐火材料熱應力分析中的材料本構模型研究.pdf
軟體機器人超彈性材料本構賦予的兩種實現方式 ￥29.99
引言：超彈性材料是軟體機器人實現 “大變形、高回復、低剛度” 核心性能的關鍵載體，其力學行為需通過精準的本構模型描述。在 Abaqus 仿真環境中，針對軟體機器人的超彈性材料本構，主要存在兩種主流賦予方式：一是直接調用內置的Mooney-Rivlin 應變勢能模型，適用于常規彈性體（如硅橡膠）的快速仿真；二是通過UHYPER.for 用戶子程序自定義應變勢能，適配新型超彈性材料（如梯度彈性體、仿生彈性體）的特殊力學行為。本文將圍繞這兩種方式，結合 Abaqus 仿真全流程（建模、參數設置、分析步、相互作用等），詳細闡述實現邏輯、操作要點及結果對比，為軟體機器人的超彈性仿真提供可復現的技術方案。
1、 計算結果與分析
兩種超彈性本構方式的仿真結果需從 “精度、效率、適用性” 三個維度對比，核心差異如下：
（1） 力學響應精度
Mooney-Rivlin 模型（1 階）：因模型未考慮高階非線性項，易出現 “應力預測偏低” 問題，誤差可升至 15% 以上。
UHYPER.for 子程序：通過自定義高階應變勢能函數（如 Ogden 模型、Yeoh 模型），可覆蓋小至大變形全范圍，與實驗數據誤差穩定在 3% 以內，尤其適合軟體機器人扭轉、彎曲等大變形工況。
（2） 計算效率
Mooney-Rivlin 模型：無需編譯子程序，計算迭代次數少。
UHYPER.for 子程序：需先通過 Fortran 編譯器（如 Intel Fortran Compiler）編譯子程序，且自定義函數的導數計算會增加迭代復雜度。
（3） 收斂性表現
Mooney-Rivlin 模型：因本構關系簡單，在幾何非線性打開、增量步合理設置的前提下，收斂率可達 95% 以上，極少出現 “迭代終止” 問題。
展開 木材三維彈塑性本構子程序開發
問題介紹
木材的本構模型是采用連續體單元建模模擬木材彈塑性響應的基礎，然而木材復雜的力學性質常常為其本構模型的建立帶來困難。木材力學性質的復雜性主要表現在：
不同方向的強度值和剛度值各不相同；
2. 同一方向的抗拉強度和抗壓強度之間存在差異；
3. 不同形式荷載作用下材料的響應不同，壓力作用下材料的表現以延性為主， 而拉力和剪力作用下材料的破壞呈脆性。
木材在復雜應力狀態下的彈塑性本構模型。以經典彈塑性力學為框架，該本構模型建立在如下四個基本假設的基礎之上：
木材在彈性階段是理想的橫觀各向同性材料；
2. 材料的屈服符合簡化的 Hashin 屈服準則；
3. 材料在受拉和受剪屈服之前是理想線彈性的，屈服之后進入塑性流動階段；
4. 材料受壓初始屈服之前是理想線彈性的，屈服之后進入應變硬化階段，隨 著屈服面的轉移到達最終屈服面后進入完全的塑性流動。
二。子程序編寫流程
本工作室在三維hashing模型的基礎上，利用Abaqus軟件平臺，開發了完整的木材的彈塑性本構umat子程序，包含木材完整的彈性、塑性、強化以及軟化階段。編寫子程序的流程如下：
三。結果驗證
通過如下圖的木材模型進行驗證：
該模型在受壓、受剪及受拉的工況下，應力應變曲線如下所示：
該子程序還有以下特征：
能計算靜力非線性
2. 收斂性好
3. 能計算復雜應力狀態
附件為本子程序參考的文獻，供大家學習探討~
2. 木材的力學性質試驗研究及數值模擬方法.pdf
最后，大家有關于Abaqus二次開發的相關需求可以添加管理員扣扣：3045552826，微信：CAE320，同時也歡迎大家關注“320科技工作室”的微信公眾號，掃一掃二維碼即可關注~~
展開 耐火材料熱應力分析中的材料本構模型研究
熱應力是耐火材料破壞的主要原因之一。材料的本構關系是有限元模擬準確性的決定因素。論述了各種用于耐火材料的本構模型，比較了各自的優缺點和適用范圍，闡明了建立統一的耐火材料本構模型的困難，提出了一種利用細觀力學方法解決該問題的新思路
耐火材料熱應力分析中的材料本構模型研究.pdf
Chaboche各向同性非線性隨動硬化行為的材料本構模型計算matlab程序 ￥475
Chanboche模型是一種用于描述材料各向同性非線性隨動硬化行為的材料本構模型。該模型由Chanboche在1981年提出，其基本形式包括各向同性部分和隨動硬化本構部分。
具體而言，Chanboche模型各向同性本構部分可以用以下方程表示：
dR(p)=b(Q-R)dp
非線性隨動硬化模型可以用以下方程表示：
dx=(2/3)cdεp-rxdp
本程序已經在上一個帖子基礎上進一步完善，實現可直接輸入試驗拉伸循環曲線，計算本構參數，黑色線為計算結果，紅色為試驗循環拉伸應力應變曲線。
展開 材料本構模型
材料的本構模型用來描述材料的力學性能，表征材料變形過程中的動態響應，材料本構模型一般表示為流動應力應變、應變率、溫度等參數之間的數學函數關系。在實際切削過程中，工件材料常常處在高溫、大變形和大應變速率的情況下發生彈塑性應變，因此綜合考慮各因素對工件材料硬化應力的影響，應用Johson-cook等向強化模型。
Johnson-Cook本構模型是經驗型本構方程，Von Mises等效應力是等效塑性應變、等效塑性應變率和溫度的函數：
應變率敏感及溫度敏感效應，由于高應變及高應變率會導致材料的絕熱升溫，材料會發生熱軟化會影響本構方程中的等效應力。
由于Johnson-Cook本構方程中m僅與材料的溫度效應相關，則只需在某一固定溫度（一般是室溫）改變撞擊桿速度進行多組材料的SHPB實驗，得到不同
展開 flac3d的interface界面單元非線性本構模型開發代碼 ￥12
<p>基于fish語言的flac3d的interface界面單元非線性本構模型開發實例</p>
材料的力學本構關系
材料的力學本構關系
本構關系，即應力張量與應變張量的關系。一般地，指將描述連續介質變形的參量與描述內力的參量聯系起來的一組關系式，又稱本構方程。本質上說，就是物理關系，它是結構或者材料的宏觀力學性能的綜合反映。為了確定物體在外力作用下的響應，必須知道構成物體的材料所適用的本構關系。
中文名
材料的力學本構關系
本構關系
應力張量與應變張量
簡介
本構關系的表達式稱為本構方程。材料的力學本構關系一般是在實驗和經驗的基礎上建立的，并通過實踐檢驗它們的適用性。另一方面，又發展了各本構關系都須遵循的基本原理，作為分析和判斷的依據，以保證本構關系理論的正確性。
分類
在本構關系中,材料的力學性質是用應力-應變-時間關系來描述的。相應地,材料的力學本構關系分為與時間無關的和與時間有關的兩類。前者又可分為彈性（包括線性、非線性）和塑性（包括理想塑性、應變硬化、應變軟化）兩種，其中塑性本構關系常用增量的形式給出；后者又可分為無屈服的──粘彈性（包括線性、非線性）和有屈服的──粘塑性兩種。
以上這些本構關系還可以進一步組合，如組合成彈塑性本構關系、粘彈塑性本構關系等。
應用
材料的本構方程與力學中普遍適用的基本方程(如平衡方程或運動方程)一起組成完備的方程組，可以在一定的初始條件和邊界條件下求解，得出需求的未知量。材料本構關系定義材料的理想力學模型，如線性彈性本構關系定義線性彈性體，彈塑性本構關系定義彈塑性體。這些理想力學模型是不同力學分支（如彈性力學、塑性力學）的研究對象。事實上，力學的一些分支就是以材料本構關系區分的。
在水利工程中，常用的材料，如混凝土、巖石和土等，都有其相應的本構關系，可用于工程結構和地基的力學分析。其中用得較多的是線性彈性本構關系。它的數學表達式簡單，應用方便，又能反映這些材料的主要力學性質。
展開 運用ABAQUS軟件對冰材料彈塑性本構模型改進及驗證（附源文件） ￥1300
<p class="ql-align-justify"><strong>內容：</strong></p><p class="ql-align-justify">基于參考文獻通過ABAQUS建立了冰材料彈塑性本構模型；對比已有試驗，對比裂紋演化現象和沖擊載荷曲線，驗證了冰材料本構模型的有效性。</p><p class="ql-align-justify"><img src="https://img.jishulink.com/202507/attachment/7b0d26ab81f645dc98e8b15335447247.png" width="1027"></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-justify"><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/202510/attachment/7cbe0c886d1d4de59fdee40d233200d8.png" style="" width="616" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202510/attachment/7cbe0c886d1d4de59fdee40d233200d8.png?
展開 如何在ANSYS中擬合橡膠材料曲線？ 附Ansys橡膠材料的粘彈性本構模型下載
STEP 1：選擇材料庫中hyperelastic experiment data 選擇要輸入的材料曲線類型，例如單軸測試數據、雙軸測試數據、剪切測試數據。可只輸入一種或者兩種，或者三種都輸入。數據越多，擬合數據材料性能越接近實驗材料性能，當然也和仿真關注的材料行為有關。
STEP 2：在材料曲線表格里輸入或者直接粘貼材料曲線數據，注意是工程材料曲線。
STEP 3：從hyperelastic模型本構中拖動需要擬合的材料本構模型到材料中，此時可以在材料橡膠本構模型中發現curve fitting選項。
STEP 4：右鍵curve fitting，選擇solve curve fit，擬合好后，然后選擇copy calculated values to property，擬合參數便復制到定義的橡膠本構模型中了。另外，擬合的曲線和實驗曲線均會在圖片中顯示出來，可以對比其重合度，測試哪種本構更適合。
下載地址：Ansys橡膠材料的粘彈性本構模型
展開 粘彈性材料本構模型
在實際材料本構中，還會通過更復雜的彈簧單元和阻尼單元的結合，以模擬更為復雜力學本構模型。在abaqus幫助文檔的用戶子程序文檔UMAT的說明中，其描述了一個更為復雜的粘彈性模型，并給出了該模型的應力應變關系推導和采用中心差分法進行應力更新的UMAT代碼。
【完】
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