ABAQUS剪切仿真的案例
【ABAQUS筆記】什么是剪切閉鎖？剪切閉鎖會導(dǎo)致什么？
完全積分的二階單元每個方向上有3個積分點，如下圖：
探究元素的階數(shù)(一階與二階)和網(wǎng)格密度對結(jié)果精度的影響
采用了幾種不同單元和網(wǎng)格密度,在Abaqus/Standard模擬懸臂梁問題：
各個模擬的末端撓度位移與理論值3.09 mm的比值如下：
對于線性的，完全集成的單元，單元再密都不準(zhǔn)。以上撓度模擬不準(zhǔn)是因為剪切鎖緊引起的，這是所有完全積分的一階實體單元都存在的問題==
什么是剪切閉鎖？（shear lock）
剪切鎖緊會導(dǎo)致單元在彎曲時過于僵硬。
根據(jù)材料力學(xué)，一個材料微元承受彎矩M時的變形如下：
單元變形的應(yīng)力情況：
這種不正確的剪切應(yīng)力的產(chǎn)生是因為線性單元的邊無法彎曲。剪切應(yīng)力的存在意味著單元應(yīng)變導(dǎo)致剪切變形，而不是預(yù)期的彎曲變形，因此整體撓度較小，也就是說單元剛度太大了
剪切鎖定只影響完全積分的一階單元在彎曲載荷下的單元性能。
對于二階單元，剪切閉鎖不是問題，因為二階單元的邊是可以彎曲的，但它依舊有細(xì)微的剪切閉鎖效應(yīng)。
所以，ABAQUS文檔建議：
只有相當(dāng)確定載荷會在模型中產(chǎn)生很小的彎曲時，才推薦使用完全積分的一階單元。完全積分的二階單元在復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)也可能shear lock。
展開 剪切旋壓仿真
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嘿嘿嘿
這個比較巧，以前我們課題組也做過，以前是用marc做的，好像那時候的那個師姐還為這個事情，專門去請教了陳火紅呢。
二維切削仿真 剪切損傷參數(shù)
求一組剪切損傷參數(shù)
OAS 軟件剪切干涉仿真來解決
剪切干涉的三維追跡圖
剪切干涉的探測器結(jié)果圖
總結(jié)
OAS 光學(xué)軟件通過精準(zhǔn)的物理建模與高效的數(shù)值計算，成功復(fù)現(xiàn)了剪切干涉的完整物理過程，其仿真結(jié)果與理論分析高度吻合，驗證了軟件在干涉光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計中的可靠性。該案例展示了數(shù)字化仿真技術(shù)在光學(xué)檢測領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，為相關(guān)技術(shù)研發(fā)提供了從概念設(shè)計到性能優(yōu)化的全流程解決方案。
剪切增稠/蜂窩夾芯防護結(jié)構(gòu)仿真模擬（STF） ￥200
[圖片]
ABAQUS中的單元選擇-理解剪切自鎖和沙漏
為了限制沙漏現(xiàn)象的擴展，ABAQUS引進了“防沙漏剛度”Hourglass stiffness，一般情況下采用默認(rèn)值即可，如果確有需要可在圖1中的Hourglass control選項中設(shè)置。
圖4
四、小結(jié)
如果模型中有比較明顯的彎曲現(xiàn)象，為避免出現(xiàn)剪切自鎖現(xiàn)象，優(yōu)先選擇二階單元，或者采用縮減積分方案（網(wǎng)格需要更細(xì)，通常厚度方向4層以上）。
來源： ABAQUS在巖土工程中的應(yīng)用
基于hyperworks+Lsdyna擠壓模擬分析（電池包擠壓仿真可參考）并輸出螺栓剪切力及軸向力 ￥20
以一個簡單的擠壓仿真分析為例，介紹如何在hyperworks的lsdyna界面實現(xiàn)整個擠壓仿真的前處理，在lsdyna中提交計算，hypergraph中進行后處理。
幾個關(guān)鍵點：如何定義彈塑性材料MAT24（材料曲線）、剛性體材料MAT20，如何定義壓頭與箱體的接觸，如何定義箱體與剛性墻的自接觸，如何定義壓頭的約束及加載尤其是創(chuàng)建壓頭的位移加載，如何定義控制輸出等。
還是那句話，我們不玩虛的，玩虛的沒意思！
Beam單元創(chuàng)建焊點單元或作為螺栓單元，通過控制輸出其受到的軸向力及剪切力。至于壓頭擠壓力輸出可學(xué)習(xí)空間內(nèi)另一個案例《基于hyperworks+Lsdyna擠壓模擬分析-2》。
擠壓動圖
有限元模型
軸向力
軸向力（濾波處理）
剪切力
剪切力（濾波處理）
本案例僅提供模型文件及結(jié)果文件及其它相關(guān)教程，更加詳細(xì)的內(nèi)容見收費部分，針對本案例在實現(xiàn)上有什么疑問可私信。
展開 abaqus剪切修正GTN模型的VUMAT子程序開發(fā)
這里對相應(yīng)的算法進行簡要說明：
NH-GTN模型
屈服函數(shù)：
其中等效孔洞體積分?jǐn)?shù)定義為：
孔洞體積分?jǐn)?shù)包含新孔隙形核，原有空隙生長以及剪切相關(guān)的等效體積分?jǐn)?shù)增加：
形核，生長，剪切相關(guān)體積分?jǐn)?shù)的演化遵循：
其中：
剪切效應(yīng)的修正，考慮應(yīng)力狀態(tài)的影響
參數(shù)的物理含義如下
通過將文獻中的數(shù)值算法編程實現(xiàn)在VUMAT子程序中，可以用來實現(xiàn)對延性金屬材料在不同應(yīng)力狀態(tài)下的損傷演化進行合理的數(shù)值預(yù)測，應(yīng)用于金屬成型領(lǐng)域（沖壓，軋制，擠壓等）
預(yù)測修正后的模型應(yīng)該在簡單拉伸情況下于abaqus自帶的GTN模型保持相同的損傷和其他狀態(tài)變量的分布，并在剪切情況中損傷發(fā)展顯著高于abaqus自帶的模型（自帶的模型忽略了剪切效應(yīng)）。（為了進行對比使用于自帶的本構(gòu)相同的硬化方式，模擬中使用了相同的質(zhì)量縮放，但質(zhì)量縮放容易產(chǎn)生數(shù)值振蕩，模擬的拉伸曲線存在波動。）
初步模擬結(jié)果：
拉伸情況（abaqus-VUMAT）
應(yīng)力分情況
孔洞體積分?jǐn)?shù)
剪切模型（abaqus-VUMAT）
不同變形時刻的應(yīng)力分布
T=0.1s
局部放大圖
T=0.5s
局部放大圖
T=0.6s
局部放大圖
可以看到模型在拉伸預(yù)測中與原始模型保持一致，而在剪切修正后損傷發(fā)展顯著快于原始模型，利用作者提出的方法可以應(yīng)用于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下金屬材料的損傷分析，相關(guān)參數(shù)部分參考文獻，其中Kw=3.T1=0.2，T2=0.7.模擬結(jié)果符合文獻所提出方法的基本趨勢。
最后，如果有相關(guān)需要歡迎通過公眾號“320科技工作室”聯(lián)系我們。
展開 abaqus離散元做直接剪切試驗
需要源文件的可以抖音私信我哦
Abaqus幫助文檔中，鋁合金三點彎曲的案例（延性損傷+剪切損傷）
threepointbending_alextrusion.rar
文檔.pdf
【螺栓斷裂】Abaqus韌性損傷與剪切損傷準(zhǔn)則---{ 問題答疑 +工程案例 + 模型文件 } ￥99.9
Abaqus中韌性金屬失效分析需要定義c點的損傷初始化準(zhǔn)則，以及cd段的損傷演化（損傷后材料剛度退化路徑）。材料軟化后可持續(xù)承載，直到達到d點，材料失效，失去承載能力。
圖1-韌性金屬的全載荷區(qū)間應(yīng)力-應(yīng)變曲線
圖2-韌性金屬的損傷準(zhǔn)則
ABAQUS為韌性金屬提供不同的損傷初始化準(zhǔn)則，大致分為兩種類型：
金屬裂紋的損傷初始化準(zhǔn)則，包括韌性準(zhǔn)則（ductile damage、Johnson-Cook damage）和剪切準(zhǔn)則（shear damage）。也就是圖2中紅框內(nèi)的三個準(zhǔn)則，它們都屬于金屬承載后產(chǎn)生裂紋的準(zhǔn)則。
金屬板的徑縮不穩(wěn)定損傷初始化準(zhǔn)則，包括幾種成形極限圖，用于評估鈑金件的可成形性。也就是紅框外的幾個準(zhǔn)則，不在本文討論范圍。
圖3-漸進損傷失效分類【摘自Abaqus材料本構(gòu)模型導(dǎo)圖，完整版鏈接】
····································常見問題解答····································
······Q1: 韌性準(zhǔn)則和剪切準(zhǔn)則有何不同？
······A1: 韌性金屬開裂有兩種主要機理，基于唯象觀察，仿真模擬這兩種機理時用到不同的損傷起始準(zhǔn)則（hooputra2004）：
機理1，由于內(nèi)部（微裂紋）的成核、生長和孔隙的聚集產(chǎn)生的韌性斷裂，這種情況下ductile damage、Johnson-Cook damage兩種韌性準(zhǔn)則是適用的，常見于拉伸工況。
圖4-機理1韌性斷裂
機理2，由于剪力帶局部化產(chǎn)生的剪切斷裂，這時shear damage比較適合，常見于剪切工況。
展開 
Abaqus中考慮橫向剪切的復(fù)合材料厚殼單元分析
在前面的兩篇文章中，已經(jīng)對Abaqus復(fù)合材料殼單元分析模型的傳統(tǒng)建模方法和快捷建模方法做了詳細(xì)的介紹。熟悉Abaqus復(fù)合材料分析的人都知道，在采用二維Lamina復(fù)合材料模型配合殼單元進行分析時，材料參數(shù)中除了輸入兩個方向模量E1,E2，面內(nèi)泊松比及面內(nèi)剪切模量G12之外，還要額外輸入兩個面外剪切模量G13和G23，如下圖所示。
這里的面外剪切模量G13和G23就是用來考慮橫向剪切變形的。
一般，針對薄板結(jié)構(gòu)（跨厚比大于20），通常做以下假設(shè)（Kirchhoof假設(shè)）：
(1)平行于中面 的各層互不擠壓：即垂直于中面法向的正應(yīng)力很小，可以忽略。
(2)直法線假設(shè)：變形前垂直于中面的直線段，在變形后仍保持是直線，且仍垂直于變形后的中面。
(3)撓度沿板厚度方向的變化可以忽略，即統(tǒng)一厚度各點的撓度都 等于中面的撓度
(4)板的中面無伸縮和剪切變形
根據(jù)上述假設(shè)，板的橫向變形為零，相當(dāng)于垂直于中面的各個面內(nèi)剪切模量無窮大。薄板理論的假設(shè)在求解薄板問題時，精度足以滿足工程計算要求。
但對于中厚板或者厚板、集中力作用點附近、薄板邊界周圍以及開孔周圍，上述理論將不再適用，誤差大甚至?xí)?dǎo)致錯誤的結(jié)果，因此為了解決此類問題，便有了考慮剪切變形的中厚板理論。
那么在Abaqus分析中怎么考慮橫向剪切變形的影響呢？Abaqus默認(rèn)的復(fù)合材料模型定義及截面屬性定義中是已經(jīng)考慮了橫向剪切的，軟件會自動計算橫向剪切剛度。
而薄板、中厚板的區(qū)分在于單元類型，如下圖所示，S8R5為薄殼單元的一種，S8R為厚殼單元的一種，在設(shè)置單元屬性時會有明確的說明：
現(xiàn)在，測試一下薄殼與厚殼計算結(jié)果的差異有多大。
展開 有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實現(xiàn)方式研究系列15： 殼的剪切應(yīng)力
我們關(guān)注CAE中的結(jié)構(gòu)有限元，所以主要選擇了商用結(jié)構(gòu)有限元軟件中文檔相對較完備的Abaqus來研究內(nèi)部實現(xiàn)方式，同時對某些問題也會涉及其它的Nastran/Ansys等商軟。為了理解方便有很多問題在數(shù)學(xué)上其實并不嚴(yán)謹(jǐn)，同時由于水平有限可能有許多的理論錯誤，歡迎交流討論，也期待有更多的合作機會。
iSolver介紹視頻：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12884
==第15篇：殼的剪切應(yīng)力 ==
自編有限元應(yīng)力的校核除了Mises等合力外，也應(yīng)該校核各個應(yīng)力分量。材料力學(xué)中六個應(yīng)力分量如下：
其中Tau11，Tau22，Tau33為正應(yīng)力，Tau12,13,23為三個剪切應(yīng)力，對殼來說，Tau33=0，Tau12為面內(nèi)剪應(yīng)力，Tau13,23即為本文所說的橫向剪切應(yīng)力。
最近在做iSolver殼的應(yīng)力分量和Abaqus比對時，發(fā)現(xiàn)Abaqus的橫向剪切應(yīng)力和預(yù)想的不一致。iSolver按照常用的殼的理論得到的剪切應(yīng)力是個與厚度無關(guān)的常量，但Abaqus的橫向剪切應(yīng)力分量TSHR13，TSHR23，在各個截面方向積分點section point不一樣。
花了點時間細(xì)致的研究了一下，猜測Abaqus中剪切應(yīng)力TSHR13、23是真實應(yīng)力，但有限元理論和iSolver中計算的是板殼近似理論中平均剪切應(yīng)力。本章將介紹殼單元中實際的和板殼近似理論中的剪切應(yīng)力，也猜測了Abaqus的內(nèi)部實現(xiàn)流程，最后通過一個算例來驗算Abaqus中的真實的剪切應(yīng)力，并通過iSolver來計算板殼理論的平均剪切應(yīng)力。
1.1 殼的真實的剪切應(yīng)力
剪應(yīng)力是材料由于抗拒面之間的滑動而產(chǎn)生的沿表面方向的應(yīng)力。殼的中間層存在剪切應(yīng)力，這個可以通過下面簡單的例子驗證。
展開 有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實現(xiàn)方式研究系列3：S4殼單元剪切自鎖和沙漏控制
圖1：剪切自鎖
圖2：沙漏
===S4殼單元剪切自鎖和沙漏控制研究總結(jié)===
完全積分單元才有剪切自鎖，雖然Abaqus的S4單元是完全積分，但內(nèi)部已經(jīng)做了修正完全消除了剪切自鎖，所以不需要用戶做任何設(shè)置。
減縮積分單元才有沙漏現(xiàn)象，Abaqus的S4R默認(rèn)增加一個人工的沙漏剛度來控制沙漏現(xiàn)象，如果發(fā)現(xiàn)結(jié)果還是不理想，那么需要采用其它建模方法才能控制沙漏了。
Abaqus針對剪切自鎖和沙漏控制做的修正如下：
單元類型
元素
修正情況
剪切自鎖
S4
薄膜剛度
假設(shè)應(yīng)變方法修正
面外彎曲剛度
無
面外橫向剪切剛度
假設(shè)應(yīng)變方法修正
S4R
所有項
無
沙漏控制
S4
薄膜剛度
無
面外彎曲剛度
無
面外橫向剪切剛度
沙漏控制，和Belytchko公式不一致，暫時沒研究
S4R
薄膜剛度
和Belytchko公式一致，因子取0.005G
面外彎曲剛度
和Belytchko公式一致，因子取0.00375G*4
面外橫向剪切剛度
沙漏控制，和Belytchko公式不一致，暫時沒研究
詳細(xì)研究方法，見附件：
有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實現(xiàn)方式研究系列3：S4殼單元剪切自鎖和沙漏控制(SnowWave02 20171018).pdf
展開 Abaqus霍普金森壓桿仿真插件：autoSHPB_V2.2 ￥58
1.1.引言
autoSHPB_2.2是基于Abaqus開發(fā)的分離式霍普金森壓桿（SHPB）全流程自動仿真插件，具備在插件界面設(shè)置好參數(shù)后，一鍵全流程仿真，無需手動輔助，自動完成幾何-網(wǎng)格-材料-接觸設(shè)置-載荷-場輸出-歷史輸出等流程。
對于零基礎(chǔ)的初學(xué)者，本插件可以避免前期花費大量時間的學(xué)習(xí)Abaqus相關(guān)流程，可以基于根據(jù)自己的需求先行獲得仿真結(jié)果完成主要目標(biāo)，然后再根據(jù)插件生成的CAE文件慢慢學(xué)習(xí)體會SHPB仿真流程，提高學(xué)習(xí)效率。
對于非初學(xué)者，本插件可以快速調(diào)整模型參數(shù)和工況設(shè)置，短時間內(nèi)進行大批量SHPB仿真工作，極大提高效率。
由于Abaqus版本變化，附件提供兩個版本插件分別適用Abaqus2016~Abaqus2021，和Abaqus2022~Abaqus2025。使用教程見本文底部視頻。
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