abaqus剪切閉鎖
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-02-27
abaqus剪切閉鎖的視頻教程
ABAQUS短梁剪切層間剪切有限元分析COHESIVE CONTACT（三維hashin準(zhǔn)則）ASTM D2344
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Abaqus剪切旋壓三種運動方式詳解
課程詳細(xì)示范剪切旋壓工藝仿真前處理操作，分別展示三種運動方式的操作方法： 第一章：傳統(tǒng)的坯料旋轉(zhuǎn)旋輪直線進給； 第二章：表格控制旋輪旋轉(zhuǎn)坯料不轉(zhuǎn)； 第三章：VDISP子程序控制旋輪旋轉(zhuǎn)坯料不轉(zhuǎn)； 第四章：對比三種方式后處理結(jié)果。 附有inp文件和子程序文件。有問題可私信交流。
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abaqus剪切閉鎖的實例教程
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 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。
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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
threepointbending_alextrusion.rar
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abaqus剪切閉鎖的最新內(nèi)容
剪切修正模型的數(shù)值實現(xiàn)------《Nielsen KL, Tvergaard V. Ductile shear failure or plug failure of spot welds modelled by modified Gurson model. Engineering Fracture Mechanics 2010;77:1031–47.》
GTN模型是韌性斷裂的一個廣為人知的微觀力學(xué)模型
周末翻閱幫助文檔，為便日后回憶，作此筆記。還在學(xué)習(xí)，拋磚引玉，如有錯誤，望指正。
完全積分的一階單元在每個方向上使用2個積分點。因此，三維單元C3D8在單元中存在2 × 2 × 2的積分點數(shù)組。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
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
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==概述==
本系列文章研究成熟的有限元理論基礎(chǔ)及在商用有限元軟件的實現(xiàn)方式。有限元的理論發(fā)展了幾十年已經(jīng)相當(dāng)成熟，商用有限元軟件同樣也是采用這些成熟的有限元理論，只是在實際應(yīng)用過程中，商用CAE軟件在傳統(tǒng)的理論基礎(chǔ)上會做相應(yīng)的修正以解決工程中遇到的不同問題，且各家軟件的修正方法都不一樣，每個主流商用軟件手冊中都會注明各個單元的理論采用了哪種理論公式，但都只是提一下用什么方法修正
在進行網(wǎng)格劃分時，用戶需根據(jù)分析步的類型，網(wǎng)格位移插值函數(shù)的階數(shù)選擇網(wǎng)格的類型（如圖1所示）。通常ABAQUS會默認(rèn)采用縮減積分單元（Reduced Integration），本文主要介紹相關(guān)概念。以下內(nèi)容參考了《塑性非線性分析原理》等書籍。
圖1
一、完全積分Full Integration和縮減積分Reduced Integration的區(qū)別
根據(jù)有限元理論，對平面
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
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==概述==
在CAE領(lǐng)域，從學(xué)校、實驗室的自研算法到實現(xiàn)真正的商業(yè)化軟件是一條無比漫長的道路。我們不研究有限元的新方法、新理論，只是研究商用有限元軟件的實現(xiàn)方式。有限元的理論發(fā)展了幾十年已經(jīng)相當(dāng)成熟，商用有限元軟件同樣也是采用這些成熟的有限元理論，只是在實際應(yīng)用過程中，商用軟件在這些傳統(tǒng)的理論基礎(chǔ)上會做相應(yīng)的修正以解決工程中遇到的不同問題，且各家軟件的修正方法都不一樣，每個主流商用軟件手冊中都會注明各個單元的理論采用了哪種理論公式
