abaqus脆性仿真
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-02-27
abaqus脆性仿真的視頻教程
ABAQUS裂紋專題片--脆性斷裂
詳細講解了abaqus/explicit 中脆性開裂模型的適用對象（混泥土、陶瓷、巖石等脆性材料），脆性開裂模型在abaqus中相關卡片設置（理論+實際講解）、使用該模型時應該注意的事項、顯示分析有關沙漏控制的相關方法等。附帶卡片介紹，供下載。
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航空鏡像銑削仿真-abaqus 三維切削仿真-鏡像仿真
本系列切削仿真視頻以軍工和刀具企業的應用場景為切入點，包括了常見的車削、銑削和鉆削等工藝方式，同時凝聚了切削仿真中的失效、接觸以及網格等關鍵核心技術，在此基礎上又對顆粒復材以及薄壁件的切削仿真過程進行了整體和局部的充分展示，相信能對高校和企業的切削工藝研發課題起到一定的促進作用。
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abaqus脆性仿真的實例教程
之前的帖子https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1286166 介紹了如何在Abaqus中調用內置的JH2本構子程序以及各參數的含義。本貼根據JH2本構的相關理論，編寫了JH2本構的VUMAT子程序，并對脆性材料的SHPB試驗進行了模擬，以下是相關的結果。
試驗件失效示意圖
入射和透射桿上的應變響應
有關于abaqus子程序開發的相關問題可以聯系扣扣1653004885或者關注cae320公眾號
1992年Johson和Holmquist首次提出用于脆性材料的JH1模型，隨后于1994年提出在JH1基礎上改進型的JH2模型。JH2模型包括應變率、靜水壓力以及與損傷相關的強度模型和多項式形式的狀態方程。它是在JH1模型基礎上，加入強度的連續損傷劣化效應來描述材料的梯度破壞過程。加載過程中材料首先表現為彈性性質，直到應力水平達到材料的屈服極限，材料開始發生損傷。隨著損傷的逐漸積累，脆性材料發生劣化，最終完全破碎。
JH2強度模型是將材料的等效應力表示成靜水壓力的冪函數形式并且與應變率和損傷因子Ｄ相關，其中定義的歸一化強度模型為
當材料未發生損傷D=0時，歸一化等效應力可以表示為
當材料完全破碎D=1時，歸一化等效應力為
p*為歸一化靜水壓力
由裂紋導致的損傷
其中
裂紋產生前靜水壓力為
裂紋產生后需要加入壓力增量ΔP
其中
Abaqus自帶的材料模型中并沒有JH2本構，但是其提供了內置的子程序以供調用。使用內置子程序需要以ABQ_JH2_作為前綴，比如ABQ_JH2_GLASS。JH2的材料設置時，一共由8個狀態變量，第8個狀態變量控制網格刪除。各變量的含義如下。
材料屬性的含義如下
下圖為通過JH2本構進行的相關的沖擊模擬
此外，本貼根據JH2本構的相關理論，編寫了JH2本構的VUMAT子程序，并對脆性材料的SHPB試驗進行了模擬，以下是相關的結果。
試驗件失效示意圖
入射和透射桿上的應變響應
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展開 建立了陶瓷超聲振動刻劃仿真模型，供大家交流探討，QQ：1241141892
模型分享006——塑性/脆性切削仿真對比 ￥29.9
刀具模型
如圖1所示為使用ABAQUS仿真軟件建立的工件和刀具的二維幾何模型，刀具前角為15°后角為5°，刀尖圓弧半徑為0.01毫米，工件長0.6毫米，高0.12毫米，其中切屑層厚度為0.04毫米。
圖1 幾何模型
材料本構方程（材料屬性）
建立鑄鐵的本構方程，對工件材料的基本性能進行描述，模擬切削加工中發生的蹦碎情況，并且需要準確的反映出切削中受到的應變情況。切削時工件的蹦碎會消耗大量的能量，在ABAQUS軟件中通過Cracking Brittle對工件材料中脆性屬性進行定義，并設置切屑的分離形式為線彈性脆性斷裂。在損傷出現之前應力和應變之間遵循胡克定律，當基體所受應力超過抗拉極限時，工件基體將發生脆性失效而生成裂紋并最終擴展成碎屑，仿真中基于最大正應力準則對工件的斷裂進行判斷。
分析
初始切削狀態
如圖2所示為切削加工的應變初始狀態，圖（a）為塑性切削，此時工件材料受到刀具的碰撞和擠壓作用，刀具和工件表面完全接觸，在經過彈性變形后刀具從側面壓入到工件內部，并且在刀尖接觸位置形成了應變集中點，應變以碰撞點為中心向工件內部呈扇形擴張，在此位置將最開始出現塑性成型，工件內部未形成明顯的裂紋和剪切。圖（b）為蹦碎切削，此時工件材料在刀具的碰撞下，幾乎沒有發生過塑性變形，并且刀具和工件之間在碰撞發生的瞬間，兩者之間并不會完全接觸，而是在接觸位置形成了撞擊蹦碎，蹦碎的工件形成了加工的空洞和裂紋，裂紋擴展主要分為兩個方向，分別為傾斜向下的主裂紋和沿工件表面的次裂紋，相比于塑性切削，蹦碎切削時應變主要是沿裂紋擴展方向均勻分布，并不會形成應變集中位置。
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本人研究方向為海洋航行器跨域多物理場耦合，指導過多位相關專業碩士博士研究生，科研項目經驗豐富。
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