abaqus 泡沫本構(gòu)
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-02-27
abaqus 泡沫本構(gòu)的視頻教程
ABAQUS模擬纖維混凝土受彎梁三點(diǎn)彎-CDP損傷本構(gòu)與XFEM斷裂本構(gòu)結(jié)果對(duì)比
ABAQUS模擬纖維混凝土受彎梁三點(diǎn)彎-CDP損傷本構(gòu)與XFEM斷裂本構(gòu)結(jié)果對(duì)比
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ABAQUS本構(gòu)
UHPC/uhpc本構(gòu)、ECC本構(gòu)、再生混凝土本構(gòu)、材料凍融本構(gòu)、砌體本構(gòu)、普通混凝土本構(gòu)、玄武巖纖維混凝土本構(gòu)。高溫下及高溫后這些材料本構(gòu)出售！
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abaqus 泡沫本構(gòu)的實(shí)例教程
低密度泡沫變形特點(diǎn)
我們都知道，低密度泡沫材料大都是多孔介質(zhì)，這類(lèi)材料在壓縮時(shí)的變形很有意思。看下面這個(gè)圖：
從圖里很容易就能看出，隨著載荷的增加，初始階段變形線(xiàn)性增加，隨后載荷-變形曲線(xiàn)趨于平緩，也就是說(shuō)變形大了，力沒(méi)上去。最絕的是，到后面，力又陡然升上去了。
這個(gè)現(xiàn)象主要因?yàn)椋虞d前期材料為彈性，隨著變形的增加，此時(shí)泡沫的氣孔開(kāi)始被壓垮，進(jìn)入屈服，簡(jiǎn)單理解這個(gè)時(shí)候就是在壓空氣，因此力增加幅度不大。到后期，氣孔壓完了，泡沫被壓實(shí)了，此時(shí)泡沫的密度變的很大，相當(dāng)于硬化了，很小的位移都需要很大的力加載。
現(xiàn)象很有意思，但是如何用建立對(duì)應(yīng)的本構(gòu)就不容易了。目前主流的方法是，基于現(xiàn)有泡沫本構(gòu)關(guān)系框架，通過(guò)試驗(yàn)確定里面的各項(xiàng)參數(shù)。而這個(gè)本構(gòu)關(guān)系框架，也是大量的研究和試驗(yàn)擬合出來(lái)的。
LS-DYNA針對(duì)低密度泡沫使用的方法很有意思，類(lèi)似于一種疊加法，把兩種本構(gòu)疊加起來(lái)實(shí)現(xiàn)上面描述的效果。
本文就介紹下LS-DYNA的低密度泡沫理論，并且通過(guò)ABAQUS UMAT實(shí)現(xiàn)。
2. 本構(gòu)理論
LS-DYNA是如何實(shí)現(xiàn)的呢？看下面的圖就明白了。給出兩種本構(gòu)關(guān)系疊加：
(1) 隨著變形的增加，載荷先增加后趨于平緩；
(2) 隨著變形的增加，載荷一直增加，但是前期增加幅度小，后面載荷的增速不斷變大；
(3) 上面兩種合在一起就是低密度泡沫的變形特點(diǎn)。
第一種本構(gòu)描述如下：
第二種本構(gòu)描述如下：
3. 算例
在UMAT中完成上述本構(gòu)的編寫(xiě)。
3.1 模型
考慮立方體的壓縮，如下圖。
展開(kāi) 當(dāng)我們用abaqus模擬沖擊動(dòng)力學(xué)問(wèn)題時(shí)，經(jīng)常會(huì)考慮使用Johson-Cook本構(gòu)，而正確輸入材料本構(gòu)的各參數(shù)，對(duì)我們的仿真結(jié)果意義重大，今天我們就來(lái)介紹下abaqus中JC本構(gòu)的各參數(shù)識(shí)別問(wèn)題。
Johnson-Cook塑性模型是一種具有硬化規(guī)律和速率依賴(lài)的解析形式的米塞斯塑性模型，主要適用于許多材料的高應(yīng)變率變形模擬，包括大多數(shù)金屬。
通常用于絕熱瞬態(tài)動(dòng)態(tài)模擬;與Abaqus/Explicit中的Johnson-Cook動(dòng)態(tài)失效模型結(jié)合使用;Abaqus/Explicit中，可以結(jié)合拉伸破壞模型來(lái)模擬拉伸剝落或壓力斷口;可與漸進(jìn)損傷和失效模型(漸進(jìn)損傷和失效)結(jié)合使用，以指定不同的損傷起始準(zhǔn)則和損傷演化規(guī)律，同時(shí)允許材料剛度的漸進(jìn)退化和網(wǎng)格單元的移除;必須與線(xiàn)彈性材料模型(線(xiàn)性彈性行為)或狀態(tài)方程材料模型(狀態(tài)方程)結(jié)合使用。
下面是JC本構(gòu)的一般表達(dá)式，該模型中主要確定A、B、n、C和m等參數(shù)。可以看到J-C本構(gòu)的主體由三部分構(gòu)成，分別表征了材料的應(yīng)變硬化、應(yīng)變速率硬化（強(qiáng)化）以及溫度軟化，可以概括為“兩硬一軟”。
A-參考應(yīng)變率和參考溫度下的初始屈服應(yīng)力，B和n-材料應(yīng)變硬化模量和硬化指數(shù)，C-材料應(yīng)變率強(qiáng)化參數(shù)，m-材料熱軟化指數(shù)。
查幫助文檔可以知道各參數(shù)含義如下：
當(dāng)我們不考慮應(yīng)變速率和溫度影響時(shí)，該表達(dá)式就簡(jiǎn)化為下面的表達(dá)式：
如果我們確定了參數(shù)A、B和n，那么我們?cè)?em>abaqus中就能輸入相應(yīng)的JC參數(shù)，重點(diǎn)來(lái)了！
展開(kāi) 我們知道一個(gè)有限元模型的準(zhǔn)確性與模擬材料的本構(gòu)模型選取之間具有不可分割的直接關(guān)系，那么就有必要對(duì)常見(jiàn)描述混凝土材料的本構(gòu)模型進(jìn)行對(duì)比分析，這也是本案例實(shí)施的意義所在。
2研究問(wèn)題描述
基于上述對(duì)混凝土本構(gòu)模型的思考及筆者使用聯(lián)合仿真的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)基于ABAQUS的非關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則混凝土損傷模型與基于ANSYS/LSDYNA軟件的JHC本構(gòu)模型進(jìn)行了理論上的分析，分別通過(guò)ABAQUS軟件建立了混凝土框架模型并使用對(duì)應(yīng)損傷模型、使用LSDYNA建立混凝土材料的JHC模型，最后對(duì)比觀(guān)察材料的損傷分布效果。
3混凝土損傷本構(gòu)模型分析
3.1基于ABAQUS的非關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則的混凝土損傷模型
在ABAQUS中，創(chuàng)建混凝土材料的本構(gòu)模型是通過(guò)工具箱中的create material命令進(jìn)行的。模型首先定義混凝土的基本彈性屬性，主要是彈性模量、泊松比、密度。之后再定義混凝土損傷塑性塑性，主要是膨脹角、塑性勢(shì)偏移量、雙軸受壓初始屈服應(yīng)力與單軸受壓初始屈服應(yīng)力比值、K值、黏度系數(shù)五個(gè)參數(shù)。這些參數(shù)通過(guò)查閱《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》均可以得到準(zhǔn)確的參數(shù)值。最后通過(guò)定義混凝土損傷系數(shù)完成整個(gè)混凝土本構(gòu)模型的建立，綜上，得出的混凝土材料的本構(gòu)參數(shù)如表1所示。本文以已經(jīng)建立的鋼筋混凝土框架模型為例，在ABAQUS中對(duì)其進(jìn)行混凝土材料本構(gòu)參數(shù)的操作如圖1所示。
圖1混凝土材料本構(gòu)參數(shù)設(shè)置
分析：在損傷系數(shù)的定義中，應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)，
1.ABAQUS的混凝土損傷本構(gòu)模型采用的是非關(guān)聯(lián)的流動(dòng)法則，其中系數(shù)Dilation Angle，即膨脹角控制著塑性勢(shì)函數(shù)開(kāi)口的大小。膨脹角越小，材料越容易破壞，那么相應(yīng)的結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)構(gòu)就偏向安全，但膨脹角越小就越不容易收斂。因此，膨脹角的取值應(yīng)當(dāng)適中，本案例中混凝土本構(gòu)參數(shù)中的膨脹角取值一般在30~35之間，取30。
展開(kāi) Abaqus 軟件具有非常強(qiáng)大橡膠本構(gòu)模型的定義功能，不僅提供了很多現(xiàn)有的本構(gòu)模型，還可以進(jìn)行模型本構(gòu)的自定義，并且具有橡膠材料評(píng)估的功能，從而保證了橡膠結(jié)構(gòu)件的模擬精度。本文對(duì)幾種定義方式進(jìn)行介紹：
1. ABAQUS中提供的超彈性材料的本構(gòu)模型
Mooney-Rivilin模型
Neo-Hookean模型
Yeoh模型
Ogden模型
Arruda-Boyce模型
Van der Waals模型
ABAQUS提供的這幾種橡膠超彈性材料本構(gòu)模型可以準(zhǔn)確的擬合材料應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的變化。用戶(hù)可以根據(jù)問(wèn)題的具體要求，選擇相應(yīng)的本構(gòu)模型來(lái)模擬材料的力學(xué)性質(zhì)，力圖用參數(shù)少，數(shù)學(xué)上處理簡(jiǎn)單的模型來(lái)得到相對(duì)精確的行為描述。
2. 用戶(hù)自定義
ABAQUS支持用戶(hù)自定義材料本構(gòu)模型，*UMAT提供自定義材料本構(gòu)模型的模版，方便用戶(hù)自定義材料
當(dāng)ABAQUS沒(méi)有提供我們需要的材料模型時(shí)，用戶(hù)可以使用ABAQUS的UMAT自定義材料本構(gòu)。
*UMAT子程序具有強(qiáng)大的功能，使用UMAT可以定義材料的本構(gòu)關(guān)系，使用ABAQUS材料庫(kù)中沒(méi)有包含的材料進(jìn)行計(jì)算，擴(kuò)充程序功能；UMAT幾乎可以用于力學(xué)行為分析的任何分析過(guò)程，幾乎可以把用戶(hù)材料屬性賦予ABAQUS中的任何單元。
3. 評(píng)估材料
當(dāng)模擬超彈性材料時(shí)，你可能已經(jīng)獲得了ABAQUS定義超彈性材料的某個(gè)本構(gòu)所需的參數(shù)；然而，更多的情況是為你提供了必要模擬的材料的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。幸運(yùn)的是，ABAQUS可以直接地接受試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并通過(guò)擬合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定所選本構(gòu)模型中的系數(shù)，并對(duì)模型的穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn)，確定穩(wěn)定收斂區(qū)間。這些過(guò)程在程序中可自動(dòng)完成。
展開(kāi) <p class="ql-align-justify"><strong>內(nèi)容：</strong></p><p class="ql-align-justify">基于參考文獻(xiàn)通過(guò)ABAQUS建立了冰材料彈塑性本構(gòu)模型；對(duì)比已有試驗(yàn)，對(duì)比裂紋演化現(xiàn)象和沖擊載荷曲線(xiàn)，驗(yàn)證了冰材料本構(gòu)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?
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<p class="ql-align-justify">本資源包含一份 PDF 文檔和可直接編譯運(yùn)行的 Fortran UMAT 代碼，具體內(nèi)容為：</p><p class="ql-align-justify">非線(xiàn)性等向硬化本構(gòu)模型（Voce硬化模型） + 隱式積分 + 徑向返回</p><p class="ql-align-justify">完整公式推導(dǎo) + Fortran 源碼直接編譯</p><
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經(jīng)建模驗(yàn)證過(guò)的，考慮混凝土應(yīng)變率效應(yīng)的混凝土本構(gòu) 想要交流可以?v：wangh2444
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abaqus混凝土本構(gòu)模型11個(gè)月前
混凝土本構(gòu)模型需要考慮其非線(xiàn)性行為，包括彈性階段、塑性變形、損傷、開(kāi)裂及壓縮破碎等特性。具體模型選擇（如塑性損傷模型、彌散裂縫模型等）取決于您的分析需求（如單調(diào)加載、循環(huán)荷載、動(dòng)力分析等）。
混凝土塑性損傷模型參數(shù)計(jì)算（GB50010-2010.xlsx
ABAQUS中UMAT中的循環(huán)塑性模型，包含非線(xiàn)性各向同性強(qiáng)化彈塑性、線(xiàn)性各向同性強(qiáng)化彈塑性、線(xiàn)性隨動(dòng)強(qiáng)化彈塑性模型，包含CAE文件、UMAT文件等。
