abaqus常用失效準(zhǔn)則
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-02-27
abaqus常用失效準(zhǔn)則的視頻教程
基于abaqus_VUMAT建立三維Hashin失效準(zhǔn)則的復(fù)合材料拉伸模型
課程主要內(nèi)容 (1) VUMAT整體講解 (2) 三維Hashin子程序逐行講解，包括初始失效準(zhǔn)則，剛度退化，單元?jiǎng)h除 (3) 單軸模型的建立與結(jié)果分析，根據(jù)結(jié)果改進(jìn)子程序 (4) abaqus自帶的二維Hashin失效準(zhǔn)則與模型的建立 (5) 三維Hashin的VUMAT與abaqus自帶的二維Hashin失效準(zhǔn)則對(duì)比與分析 (6) 基于三維Hashin建立不同鋪層角度的層合板
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Larc05纖維增強(qiáng)復(fù)合材料失效準(zhǔn)則ABAQUS
在眾多復(fù)合材料宏觀強(qiáng)度準(zhǔn)則中, LaRC準(zhǔn)則從復(fù)合材料失效機(jī)制出發(fā),建立多個(gè)應(yīng)力與強(qiáng)度的關(guān)系式來(lái)描述材料不同損傷模式的失效行為。本課程介紹了LaRC05強(qiáng)度準(zhǔn)則及其在Abaqus有限元分析中的應(yīng)用及操作。
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abaqus常用失效準(zhǔn)則的實(shí)例教程
LaRC05準(zhǔn)則是NASA蘭利研究中心關(guān)于復(fù)合材料強(qiáng)度計(jì)算的理論。其吸收了Puck準(zhǔn)則中關(guān)于基體失效的預(yù)測(cè)方法，并提出Kinking模型來(lái)描述纖維壓縮失效的起始。還考慮了就位強(qiáng)度、材料非線性等復(fù)雜問(wèn)題近年來(lái)受到廣泛關(guān)注。
纖維拉伸失效
纖維壓縮失效
當(dāng)|σ1|≤|Xc/2|時(shí)，為纖維的splitting模式，當(dāng)|σ1|>|Xc/2|時(shí)，為纖維的kinking模式。
基體失效
式中，<x>=(x+|x|)/2;
Kink角度Ψ為0-180度內(nèi)使失效系數(shù)最大的值。
Abaqus從2017版本開始，內(nèi)置了UVARM和DMGINI兩種子程序供用戶調(diào)用。UVARM子程序需要以“ABQ_LARC05_DMGCRT”作為材料名的前綴，可以用來(lái)評(píng)估是否滿足LaRC05強(qiáng)度指標(biāo)；DMGINI子程序需要以“ABQ_LARC05_DMGINI”作為材料名前綴，可以結(jié)合XFEM來(lái)分析裂紋萌生和擴(kuò)展。
在abaqus中可以通過(guò)修改關(guān)鍵字來(lái)進(jìn)行模型設(shè)置
UVARM設(shè)置
DMGINI設(shè)置
輸出變量的含義
計(jì)算結(jié)果
[1].Pinho, S.T., et al., Material and structural response of polymer-matrix fibre-reinforced composites. Journal of Composite Materials, 2012. 46(19-20): p. 2313-2341.
[2].Pinho, S.T., G.M. Vyas and P. Robinson, Material and structural response of polymer-matrix fibre-reinforced composites: Part B.
展開 對(duì)于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的模擬，在ABAQUS中，集成了二維Hashin失效準(zhǔn)則與多種損傷演化準(zhǔn)則，但缺少三維的復(fù)合材料本構(gòu)模型。
參考已有的3Dhashin失效準(zhǔn)則編寫復(fù)合材料脆性斷裂子程序。
首先介紹該子程序的使用方法
1.在ABAQUS中建立三維復(fù)合材料模型，這里建立一個(gè)簡(jiǎn)單的方塊。1,2方向分別表示絲束的方向，3方向表示垂直于1，2的方向，也就是面外方向。
2.建立材料屬性（圖片中材料參數(shù)為假設(shè)值）
表1 16個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)含義
1
2
3
4
5
6
7
8
E11
E22
E33
G12
G13
G23
U12
U13
9
10
11
12
13
14
15
16
U23
1方向拉伸強(qiáng)度
1方向壓縮強(qiáng)度
2方向拉伸強(qiáng)度
2方向壓縮強(qiáng)度
12方向剪切強(qiáng)度
13方向剪切強(qiáng)度
23方向剪切強(qiáng)度
3.建立顯示Explicit計(jì)算時(shí)間步，在場(chǎng)變量中勾選輸出 SDV和 STATUS.
4.劃分網(wǎng)格，賦給Explicit 3D stress單元類型，邊界條件根據(jù)需要設(shè)定即可。此處劃分為一個(gè)單元，單向加載。建立Job，提交模型前在Job中選擇該子程序，進(jìn)行計(jì)算。
5.查看結(jié)果，滿足失效準(zhǔn)則后無(wú)承載，單元被刪除。
子程序輸出的state1-6為儲(chǔ)存的應(yīng)變（順序?yàn)?1 22 33 12 23 13），state7為單元?jiǎng)h除變量，state8-11為Hashin失效判斷系數(shù)（0~1）。
接下來(lái)簡(jiǎn)要介紹該子程序的相關(guān)理論
彈性階段總應(yīng)力與總彈性應(yīng)變之間的關(guān)系為
式中，σ是柯西應(yīng)力，S0是柔度矩陣，ε是彈性應(yīng)變。
展開 LaRC05準(zhǔn)則是NASA蘭利研究中心關(guān)于復(fù)合材料強(qiáng)度計(jì)算的理論。其吸收了Puck準(zhǔn)則中關(guān)于基體失效的預(yù)測(cè)方法，并提出Kinking模型來(lái)描述纖維壓縮失效的起始。還考慮了就位強(qiáng)度、材料非線性等復(fù)雜問(wèn)題近年來(lái)受到廣泛關(guān)注。
之前在https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1279990 這個(gè)帖子里介紹了Abaqus內(nèi)置的Larc05子程序調(diào)用方法，因?yàn)閮?nèi)置的Larc05子程序是通過(guò)Udmgini子程序結(jié)合Xfem來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此還是存在一定的局限性的。本帖考慮了復(fù)合材料的剪切非線性行為，在材料本構(gòu)中引入了Hahn-Tsai的剪切非線性模型
式中，β為剪切非線性因子。
通過(guò)編寫Umat子程序，對(duì)復(fù)合材料的損傷行為進(jìn)行了模擬，計(jì)算結(jié)果如下。
90度鋪層損傷和載荷位移曲線
0度鋪層損傷和載荷位移曲線
45度鋪層損傷和載荷位移曲線
由上圖可以看出，引入剪切非線性后，45度鋪層試驗(yàn)件的拉伸曲線表現(xiàn)出明顯的非線性行為
有關(guān)于子程序二次開發(fā)或者復(fù)材仿真的問(wèn)題可以聯(lián)系QQ1653004885或者關(guān)注CAE320公眾號(hào)
展開 ABAQUS金屬狗骨件拉伸-延性損傷（Ductile）（JC失效準(zhǔn)則）自做模型，內(nèi)附操作視頻，cae，inp文件
下圖是損傷后云圖（左邊為兩個(gè)子程序云圖，損傷判斷略有不同）與ABAQUS的Hashin接近：
在ABAQUS的Hashin失效準(zhǔn)則中有一個(gè)系數(shù)，默認(rèn)該系數(shù)為0，此時(shí)纖維方向是最大應(yīng)力準(zhǔn)則，該系數(shù)為1是才是Hashin失效，這個(gè)需要十分小心（都是淚得出的結(jié)論）。
上圖是系數(shù)為1（hashin）和0（最大應(yīng)力）時(shí)的系統(tǒng)/子程序纖維損傷云圖。
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ABAQUS金屬狗骨件拉伸-延性損傷（Ductile）（JC失效準(zhǔn)則）自做模型，內(nèi)附操作視頻，cae，inp文件
ABAQUS顯式和隱式Hashin失效的損傷起始判斷準(zhǔn)則一致，但是單元?jiǎng)h除策略不同，如下ABAQUS幫助文檔中提到：
1. Standard中，Hashin中所有的失效模式中的損傷系數(shù)達(dá)到dmax才會(huì)認(rèn)為材料失效。
2. Explicit中，當(dāng)任意纖維失效模式（纖維拉伸或壓縮）中的損傷系數(shù)達(dá)到dmax即認(rèn)為材料失效。
我們回頭來(lái)看Hashin失效準(zhǔn)則：
隱式計(jì)算中，當(dāng)纖維拉伸失效準(zhǔn)則中的失效系數(shù)達(dá)到
對(duì)于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的模擬，在ABAQUS中，集成了二維Hashin失效準(zhǔn)則與多種損傷演化準(zhǔn)則，但缺少三維的復(fù)合材料本構(gòu)模型。
參考已有的3Dhashin失效準(zhǔn)則編寫復(fù)合材料脆性斷裂子程序。
首先介紹該子程序的使用方法
1.在ABAQUS中建立三維復(fù)合材料模型，這里建立一個(gè)簡(jiǎn)單的方塊。1,2方向分別表示絲束的方向，3方向表示垂直于1，2的方向，也就是面外方向。
2.建立材料屬性（
LaRC05準(zhǔn)則是NASA蘭利研究中心關(guān)于復(fù)合材料強(qiáng)度計(jì)算的理論。其吸收了Puck準(zhǔn)則中關(guān)于基體失效的預(yù)測(cè)方法，并提出Kinking模型來(lái)描述纖維壓縮失效的起始。還考慮了就位強(qiáng)度、材料非線性等復(fù)雜問(wèn)題近年來(lái)受到廣泛關(guān)注。
纖維拉伸失效
纖維壓縮失效
當(dāng)|σ1|≤|Xc/2|時(shí)，為纖維的splitting模式，當(dāng)|σ1|>|Xc/2|時(shí)，為纖維的kinking模式。
基體失效
LaRC05準(zhǔn)則是NASA蘭利研究中心關(guān)于復(fù)合材料強(qiáng)度計(jì)算的理論。其吸收了Puck準(zhǔn)則中關(guān)于基體失效的預(yù)測(cè)方法，并提出Kinking模型來(lái)描述纖維壓縮失效的起始。還考慮了就位強(qiáng)度、材料非線性等復(fù)雜問(wèn)題近年來(lái)受到廣泛關(guān)注。
之前在https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1279990 這個(gè)帖子里介紹了Abaqus內(nèi)置的Larc05子程序調(diào)用方法，因?yàn)閮?nèi)置的Larc05
LaRC05準(zhǔn)則是NASA蘭利研究中心關(guān)于復(fù)合材料強(qiáng)度計(jì)算的理論。其吸收了Puck準(zhǔn)則中關(guān)于基體失效的預(yù)測(cè)方法，并提出Kinking模型來(lái)描述纖維壓縮失效的起始。還考慮了就位強(qiáng)度、材料非線性等復(fù)雜問(wèn)題近年來(lái)受到廣泛關(guān)注。
纖維拉伸失效
纖維壓縮失效
當(dāng)|σ1|≤|Xc/2|時(shí)，為纖維的splitting模式，當(dāng)|σ1|>|Xc/2|時(shí)，為纖維的kinking模式。
基體失效
