abaqus拉伸行為的案例
西工大等《JMST》：鈦合金中α相的變異選擇、粗化行為及拉伸性能
分析了β相變組織(βt)中初生α(αp)和層狀α(αL)的織構，并研究了二者與母β相的取向關系，還對TC21顯微組織的變形過程及其對拉伸性能的影響機理進行討論。相關論文以題為“Variant selection, coarsening behavior of α phase and associated tensile properties in an α+β titanium alloy”發表在Journal of Materials Science& Technology。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.jmst.2021.04.069
原始TC21合金組織由約38%的α初生晶粒(αp)和62%的β相變組織(βt)組成，α初生晶粒平均直徑為7μm。金相法測得(α+β)/β轉變溫度為950℃。對試樣進行兩種不同的熱處理：(1)在920℃(α+β相場)下熱處理1小時，然后空冷至室溫(簡稱BM1)；(2)在920℃(α+β相場)下熱處理1h，隨后爐冷至600℃，然后風冷至室溫(簡稱BM2)，最后所有試樣在600℃下時效4h。
研究發現在風冷樣品中，每個母本β晶粒產生12個理想αL變體，具有相同的織構成分，并相互交織形成網籃βt結構。αp不跟隨β相，具有明顯的織構，且不與αL織構成分重疊。
展開 超薄電子產品外殼用復合材料動態拉伸力學行為特征及其失效機理研究
然而，該復合材料在服役時極易受到較強的沖擊載荷，因此，掌握纖維增強 PC 復合材料在寬應變率范圍內的力學行為特征和失效機理顯得尤為重要。
本文使用注塑成型工藝制備玻璃纖維增強 PC 復合材料，在 0.001～ 1000 s-1應變率范圍內開展纖維方向不同的玻璃纖維增強PC復合材料的拉伸力學行為實驗研究，并結合掃描電鏡對材料的失效機理進行系統分析。
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樣品制備
實驗采用與商業化電子產品外殼相同的制備工藝——注塑成型，確保材料微觀結構與實際產品一致。材料體系為短玻璃纖維增強PC復合材料，玻璃纖維質量分數為20%，纖維長度控制在0.1-0.2mm。
制備的平板試樣厚度控制在2.0mm，隨后按0°（流動方向）、45°和90°（垂直流動方向）三個方向切割成標準測試試樣，模擬外殼注塑成型后不同位置的纖維取向狀態。
圖2 拉伸試件的加工及試件尺寸（單位：mm）
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評價方法設計
不同應變率下的拉伸實驗均在室溫下進行。
準靜態拉伸實驗在電子萬能材料實驗機上（圖3）開展，試件標距段長度為 7 mm，因此，設置拉伸速率為 0.007 mm/s。
圖3 25t電子萬能試驗機
中應變率拉伸實驗設備為高速拉伸實驗機（圖4），設置拉伸速率為 7 mm/s。
圖4 高速拉伸實驗機
動態拉伸實驗在分離式霍普金森桿裝置（見圖 5）上開展。動態拉伸實驗中，采用高強度粘膠將試件粘貼于入射桿和透射桿之間，氣室中的壓縮氣體推動炮管內圓環管，圓環管撞擊入射桿端部的法蘭盤，在入射桿內部產生拉伸應力波。當應力波傳遞到試件時，部分應力波通過試件標距段后向透射桿傳遞，另一部分應力波則以反射波形式沿入射桿傳回。
展開 動力電池殼用鋁合金高應變高速率拉伸行為及斷裂特性研究
本文研究了不同應變速率下3003鋁合金的動態拉伸行為，結合DIC數字圖像技術、掃描電鏡和顯微硬度等，著重分析了動態拉伸過程的變形與斷裂特征，為該材料的應用提供一些參考。
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實驗部分
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不同應變速率拉伸的應力與變形行為
從圖a、b可知，屈服強度和抗拉強度隨應變速率增加呈現兩階段特性，當應變速率小于100 s-1時，屈服強度和抗拉強度隨應變速率增加緩慢增大；當應變速率大于100 s-1時，應變速率的強化作用增大；隨應變速率增加，伸長率也增大。圖1c的流變應力-應變曲線表明，3003鋁合金不僅具有應變速率敏感性，同時塑性隨應變速率提高而增大。
圖2所示為選取圖1a中A-F點應力150N/mm2下和斷裂前的應變云圖，并和斷裂試樣宏觀樣品照片對比。從圖可知，在應力150N/mm2條件下，應變值在標距范圍內近似均勻分布；隨應變速率提高，應變值下降；圖中試樣中央區出現了明顯的應變集中區；隨應變速率的增加，應變集中區影響面積變大。
圖3為材料的應變變化曲線，可見，各個應變速率下試樣的應變值都隨著圖2中虛線A、B點的距離增大而先增大后減小，變形程度隨應變速率增加而增大；如圖a，b，在大塑性變形條件下，橫向應變大于縱向應變；圖d可以看出縱向條件下的應變變化更大，中部區域應變集中度也更高，表明動態拉伸主要作用于縱向。
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不同應變速率下斷口形貌特征
圖4為典型拉伸速率下斷口宏觀照片。結合圖2a～c斷裂前的應力集中分布區和試樣斷裂宏觀照片可知，試樣斷口分為兩大區域，即由于應力集中導致率先開裂的中部區域(Ⅰ區)以及裂紋擴展發生拉伸剪切混合開裂的兩端擴展區(Ⅱ區)。
展開 基于黃umat探究Mg-Cu雙相材料簡單拉伸下的變形行為------案例十一
基于黃umat探究Mg-Cu雙相材料簡單拉伸下的變形行為
案例實操
1，建立包含500個晶粒的多晶模型，模型尺寸0.6*0.3*0.05（mm）
2，對晶粒編號1-250賦予Cu的屬性（參數來自于黃畢業論文）251-500賦予AZ31材料的屬性，考慮三組滑移系和一組拉伸孿晶系
3，X0方向固定，施加X1方向的25%工程應變的單向拉伸載荷
4，指定對應的單元類型C3D4
5，提交與后處理材料數據
晶粒幾何模型
材料屬性分配
載荷的施加
模型的真應變分布情況
模型的應力分布情況
模型的應力分布情況
模型的累計塑性應變分布情況
發生孿生部分的Mg
展開 
Abaqus橡膠拉伸模擬：仿真橡膠接頭的充氣和拉伸過程
Abaqus仿真橡膠接頭的充氣和拉伸過程
（1）
背景
實物整體圖如下：
剖面圖：
外面是剛性法蘭，主體是橡膠球體，橡膠球體里面有嵌入的簾布層，簾布層里面有加固環，加固環也是嵌入在橡膠球體里。兩端法蘭和橡膠接頭兩端接觸，固定約束，橡膠球體和法蘭的一角在球體變形較大時接觸。分析在加載過程中該模型的應力和變形情況。
（2）
Step By Step 建模操作圖文演示
1.
創建幾何模型
2.
創建三種材料屬性和截面屬性
3.
裝配
4.
設置兩個靜態分析步
5.
定義接觸屬性、兩個接觸對和兩個約束
6.
設置pressure類型的載荷
固定一端給另外一端施加位移
7.
劃分網格
8.
提交計算查看結果
整體變形云圖
加固環應力云圖
橡膠應力云圖
整體應力剖面圖
文章來源：FILWTBY
展開 談材料力學行為研究的標配—ABAQUS UMAT
</span></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">因為有這樣的特點，所以UMAT是我們研究復合材料力學行為最常用的手段之一。比如所謂的損傷折減研究，就是在迭代過程中，根據材料的應力狀態判斷損傷的發生，然后對其剛度性能做出相應的折減。因此UMAT是嵌入在求解器迭代中使用的。</span></p><p><strong style="color: rgb(0, 0, 0);">對應的有限元求解器基本步驟</strong></p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><pre class="ql-syntax" spellcheck="false">1. 組建剛度矩陣K，abaqus自己處理
2. 載荷列陣F，abaqus自己處理
3. x=K^-1*F，所有節點的位移 abaqus自己處理
4. 根據x，求每個單元的應變增量值 abaqus自己處理
5. 根據單元應變和單元剛度矩陣，求應力。
展開 abaqus粘接行為之膠粘單元
abaqus中粘接行為主要用于模擬墊圈、脫膠、復合材料分層等。在abaqus中模擬粘接行為有兩種方法，一種是基于膠粘單元(COH3D8等)的方法，另一種是基于接觸屬性的方法。
本文主要介紹基于膠粘單元且響應為牽引開裂的的仿真方法。仿真順序為：建立模型，創建材料，定義并未cell分配截面屬性（包括響應和厚度），施加約束和載荷，劃分網格，執行計算。本文默認單位mm,MPa,s,t。
1）建立幾何模型：
新建2D模型，20.002X10的part,然后將其分割為10X10,10X0.002,10X10的三部分，兩邊兩部分為基體，中間部分為膠粘單元。
2）創建材料：
創建基體材料：彈性模量為69000，泊松比為0.34,；
創建膠粘單元材料：選擇線彈性---type中選擇traction----給定彈性模量2000和兩個方向的剪切模量2000。
定義損傷萌生參數:通過mechanical下面選擇牽引分離準則的損傷判據，有六種方法，常用的為前四種，本文選取二次名義應力準則，
輸入法向和切向最大名義應力極限（21,28,0）
當應力達到判據條件時，表示損傷的萌生。
定義損傷的演化：
損傷的演化表示損傷萌生后的響應，其通過來定義，可以看出剛度的退化，d表示損傷變量，d為0時為損傷，d為1時完全損傷，
在上圖右側點擊suboption，在彈出的對話框中定義損傷演化參數。
展開 ABAQUS橡膠墊圈的超彈性及應力松弛行為的仿真教程
ABAQUS 是一套功能強大的工程模擬的有限元軟件，其解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到許多復雜的非線性問題。ABAQUS 包括一個豐富的、可模擬任意幾何形狀的單元庫。并擁有各種類型的材料模型庫，可以模擬典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質材料，作為通用的模擬工具， ABAQUS 除了能解決大量結構（應力/位移）問題，還可以模擬其他工程領域的許多問題，例如熱傳導、質量擴散、熱電耦合分析、聲學分析、巖土力學分析（流體滲透 / 應力耦合分析）及壓電介質分析。
橡膠密封墊的密封性常用表面接觸應力大小來表示，其力學行為常用超彈性本構模型來描述，同時橡膠具有黏彈性特性，在長期受壓狀態下，會出現力學松弛現象。
本篇文章展示ABAQUS軟件在仿真橡膠墊的超彈性變形行為及應力松弛現象的功能，應力釋放模型采用應力釋放實驗數據，超彈性模型為Mooney-Rivlin超彈性力學模型：
在軟件進行模型裝配，裝配后如圖1所示。先對上模具施加位移，待橡膠密封墊片獲得一定應力場后再仿真應力釋放過程，分別采用靜力隱身和粘性分析步，然后設置場變量和歷史變量輸出，分別如圖2和圖3所示。
圖1 模型裝配圖
圖2 變量輸出
圖3 歷史變量輸出
定義上下模具與橡膠密封墊，摩擦系數為0.16，定義好之后如圖4所示。定義對稱、強制位移和固定邊界條件，定義好后如圖5所示。
展開 Abaqus膠合材料的行為及設置方法
本節主要是要講膠合行為，膠合行為在abaqus里面主要有兩種方式。一個是膠合元素（單元），另外一個是膠合的接觸性質。所以在abaqus里面膠合的這個行為有有兩種方式可以模擬，一種是把它當接觸性質一樣，去判斷這個接觸性質有沒有發生破壞，另外一個是建成了一個元素，所以在我們后面的說明里面，如果是膠合元素的話，它的材料行為，我們會把它定義在material 的property 里面，因為它是一個元素，必須要有一個property 的設定。如果是接觸的話，我們把它定義成接觸，那它就只會出現在contact property 里面，然后去定義可cohesive property。
簡單介紹一下膠合行為，這個膠合行為主要是有這兩個學者在在這個1960年的時候把膠合應力應用在破壞模型里面。膠的破壞模主要把它分成adhesion failure(膠和接觸物之間的破壞)和cohesion failure(膠本身的破壞)，也就是adhesion是膠和接觸物之間的破壞，如果是cohesion failure比的話，膠本身的破壞。
所以我們用下面這張圖的話，就可以很明顯的知道什么是adhesion跟cohesion。但是在abaqus 里面我們把這兩件事情看成是同一件事情。我們就把它統一稱為洗cohesive behavior。
膠的實驗講義中列的有多種tensile test，shear test,peel test,fracture toughness test。電子廠跟膠廠主要會做的實驗大概就是peel test、tensile test、shear test。其實我們在abaqus 里面要輸入的參數就是normal tensile跟shear test,就主要就是這兩種，定義正向跟切向的行為。
展開 abaqus中塑膠材料的力學行為的設定
那所以我們就要知道，材料在發生屈服之前，其實是一段非線性的彈性行為。那遇到這種狀況該怎么辦？
看下圖，右邊圖材料信息與上圖一致，左邊是Campusplsastics軟件找到同樣一種材料。這張圖是在不同溫度下的拉伸應力應變曲線。
找到綠色曲線，也就是23度，室溫情況，跟我們的另外一個prospect 找到的資料，同樣是室溫情況下去做拉伸試驗。可以看到它的數據是相同，就是他在屈服的時候，最大值的地方，它的應變是6.2%，屈服應力是66mpa。 知道他把屈服點定在這個位置。2400moa其實是在拉伸段一開始的時候比較短的直線段，但是后來他就開始發展成非線性的彈性行為。這時候我們就不能用傳統的那個那種彈性+塑性的方式去描述材料行為。那一般的塑膠材料還會有另外一種特性，就是它的拉伸跟壓縮的行為通常會是不一樣的。可以看下圖。
從上圖可以看出在右半側這邊是拉伸，左半邊是壓縮，同樣都5%的地方去看它的應力會是不一樣的。它表示說他的拉伸跟壓縮的行為是不一樣的。但是通常材料比較怕拉伸行為，所以我們做單拉實驗，是做一個比較保守的設計。因為塑膠材料有著非線性彈性的行為，我們需要想辦法來在abaqus里面去描述這一種材料特性，處理這個數據的方式就是如下圖所說，一開始得到的是norminal stress-strain，也就是工程應力應變圖。通常我們試驗所做出來的數據就是工程應力應變。有些它可能可以幫你自動轉換成真應力真應變。就是你只要確保說你現在得到的數據到底是什么數據？這邊是以工程應力應變曲線來去做說明。
如果現在最左邊這張表格所得到的是工程應力應變曲線的話，先用上面的這個轉換公式，把工程應力應變轉成真應力，真應變，那就會轉成中間這張表格。先看最右邊這張圖，把這兩個工程應力變跟真應力真應變曲線材料的真實行為其實是會差距很大的。
展開 Abaqus 通過VUMAT子程序模擬復合材料的低速沖擊行為
單元的應力應變關系
[1]. 徐穎, 溫衛東與崔海坡, 復合材料層合板低速沖擊逐漸累積損傷預測方法. 材料科學與工程學報, 2006(01): 第77-81頁.
[2]. 王躍全, 童明波與朱書華, 三維復合材料層合板漸進損傷非線性分析模型. 復合材料學報, 2009(05): 第159-166頁.
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abaqus通過umeshmotion子程序模擬沖壓過程中模具的磨損行為
abaqus通過umeshmotion子程序模擬沖壓過程中模具的磨損行為
沖壓過程中，模具磨損是最常見的一種現象。模具磨損不僅會影響磨具的壽命，也會影響沖壓件的成型質量。因此沖壓磨具的磨損分析具有重要意義。
目前磨損分析中使用最為廣泛的理論為Archard理論。Archard模型的一般公式為
式中：dV為磨損體積，dP為接觸面的法向壓力，dL為切向相對滑移，H為模具硬度，K為磨損因子。根據式（1）可以得到模具磨損深度的計算公式
Abaqus中可以通過umeshmotion子程序進行結構的磨損分析。本文編寫了基于archard模型的umeshmotion子程序，并結合model change對沖壓過程中磨具的磨損行為進行了分析,有限元模型如下。
模擬結果如下，為了簡便，這里只模擬了三次沖壓的磨損情況。
磨損前后的輪廓對比
磨損量和沖壓次數的關系
展開 Abaqus子程序系列：FRIC（定義接觸表面的摩擦行為）
abaqus用戶子程序fric，在接觸分析中，定義復雜的摩擦模型，或者在熱力耦合分析中，定義摩擦生熱時，潛力巨大。這里先將子程序相關的基礎知識，進行了整理。后續會更新基于子程序的相關應用案例。
1.概述：
用戶子程序FRIC對應于關鍵字*FRICTION（定義一個摩擦模型。用于將摩擦特性引入表面接觸模型中，來控制接觸表面、接觸對或連接器單元的切向接觸行為。），以及交互界面里的接觸屬性中切向行為的所有內容（除了用戶自定義外，abaqus中可以定義5種類型的摩擦行為（摩擦公式），每個公式中，主要是定義三方面的內容：摩擦因子，剪切應力，彈性滑動（可以恢復的滑動位移））。
用戶子程序FRIC：
可用于定義接觸面間的摩擦行為；
當Abaqus中提供的經典庫侖摩擦模型的擴展版本限制太嚴格，或者需要在接觸面間定義更復雜的切向應力時，可以使用；
當接觸屬性模型包含用戶子程序定義的摩擦時，當接觸點閉合時，接觸對的從屬表面上的節點或者接觸單元的積分點會調用子程序；
每個增量步里的每次迭代，接觸對中，從表面上，處于接觸閉合狀態的節點，會調用子程序。
展開 彈簧下樓梯Abaqus仿真，奇怪的自由落體行為之謎
而仿真建模的關鍵是在靜力學分析與動力學分析之間傳遞數據，共享應力狀態：Standard to Explicit（用Abaqus做過沖壓成型-回彈分析的肯定對這個再熟悉不過了，過程和這里剛好相反：Explicit to Standard）。
建模要點：
Standard靜力學分析獲得彈簧初始應力狀態；
復制靜力學分析模型，替換分析步為Explicit動力學分析，定義模型初始狀態，并設置一個剛體物塊隨彈簧一同自由落體，便于后處理分析時進行坐標轉換。
“詭異”的自由落體仿真結果
上圖中，最左側是從地面（慣性系）來看slinky的效果；最右側是經過坐標變換，跟隨一同下落的剛體物塊來（非慣性系）看slinky的效果；中間曲線則是slinky的質心Y向坐標在慣性系內隨時間變化關系。
通過仿真分析，我們會發現，slinky的質心的確是在做自由落體運動，而前面提到的應變能，則轉化為彈簧從兩端趨向質心加速的動能，從非慣性系看這個過程，和彈簧拉伸后自由釋放的過程并沒什么兩樣，而在慣性系的我們來看，應變能釋放完之前，底端是停滯的。
展開 Abaqus 通過VUMAT子程序模擬復合材料的低速沖擊行為
單元的應力應變關系
[1]. 徐穎, 溫衛東與崔海坡, 復合材料層合板低速沖擊逐漸累積損傷預測方法. 材料科學與工程學報, 2006(01): 第77-81頁.
[2]. 王躍全, 童明波與朱書華, 三維復合材料層合板漸進損傷非線性分析模型. 復合材料學報, 2009(05): 第159-166頁.
