ABAQUS碰撞失效
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-02-27
ABAQUS碰撞失效的視頻教程
ABAQUS材料斷裂與失效系列 之 材料失效與侵蝕
本專題分兩個部分進行講解： 第一部分為相關理論和技巧的介紹，以及應用的一些場景介紹； 第二部分為案例演示，包括殼體模型的失效、實體模型的侵切和采用umeshmotion模擬材料融化的過程。 案例1：為0.5噸重物以20m/s速度沖擊雙管殼柱模型的仿真模型，其中左邊模型中的材料未考慮損傷演化；右側為考慮損傷演化的情況，出現了材料的失效和剝離。
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ABAQUS-三維復合材料裂紋擴展失效模擬（XFEM）
本案例基于ABAQUS/Standard模擬了帶孔三維層疊復合材料在拉伸載荷下產生裂紋并擴展的過程，復合材料屬性通過 Engineering Cosntant定義，采用C3D8R單元，定義XFEM裂紋，并定義了 Traction-Maxps 材料失效準則，及基于能量的裂紋擴展準則，由于中央橢圓孔的應力集中，裂紋在孔的兩側產生。
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ABAQUS碰撞失效的實例教程
目前業界對汽車電路系統的碰撞保護研究多集中在油電混合動力或純電動車輛的高壓電路系統上，并且將其分為高壓元器件和高壓線束進行研究，高壓元器件的碰撞損傷評價主要以元器件外殼是否超過其所用材料斷裂應變來判斷，而高壓線束的失效風險評價大多以其是否會受到明顯擠壓進行主觀判定，并無較為明確的量化評價指標。接桂利、朱西產團隊用CAE 分析的方法對高壓元器件和高壓線束進行碰撞評價，其中高壓線束采用四面體實體單元建模，以是否被擠壓進行風險判斷[4]；曾澤江對高壓線束采用六面體+四面體實體單元的方式進行了精細化建模，同樣采用是否有擠壓或剪切風險進行風險判斷[5]。這些研究對車輛上大量使用的低壓線束并未過多涉及，并且僅是按照碰撞過程中是否有擠壓或剪切風險進行定性判定，而這些低壓線束不僅在功能上與高壓模塊及高壓線束強相關，而且其失效往往同樣會引起較大的安全事故，需要引起足夠的重視。
低壓線束在整車碰撞工況中的失效情況包括切割和擠壓2 類。切割失效主要是零件銳邊與線束的點面接觸或線面接觸導致線束被割破，甚至割斷；擠壓失效主要是零件沿碰撞方向對線束進行擠壓，導致線束絕緣皮破損，金屬導線部分露出[6]。切割風險主要通過前期布置設計規避，本文重點研究線束在碰撞擠壓時可承受的擠壓失效極限，以期獲得相應的設計評價指標。
展開 摘 要：為了提高超高強鋼材料在整車碰撞過程中的失效行為仿真預測精度，對比分析了主流求解器LS＿DYNA中GISSMO等6種典型失效模型的原理，并針對GISSMO失效模型中影響整車碰撞失效仿真精度最為關鍵的參數材料斷裂極限應變及網格尺寸修正特性設置方法進行了研究。斷裂極限應變標定過程中應變路徑存在非線性，需要采用加載歷程平均應力三軸度來進行描述；默認的網格修正設置方法難以兼顧不同應力狀態，采用自定義的網格尺寸修正設置方法可以有效提高典型應力狀態下不同網格尺寸模型仿真預測結果的一致性。
關鍵詞：超高強鋼;失效;GISSMO;
1 前言
節能與安全是汽車行業一直以來關注的兩大話題。近年來，實現汽車燃油經濟性目標，整車整備質量持續下降，車身輕量化重要性進一步凸顯；另一方面，行業安全法規也在持續加嚴，對車身結構強度提出了更高的要求[1]。超高強鋼材料兼具輕量化、性能與綜合應用成本優勢，近年來在汽車行業應用范圍不斷增加。隨著汽車行業安全法規不斷升級，超高強鋼結構件在汽車碰撞過程中需要吸收更大的能量；同時，隨著材料強度的上升，其韌性通常會有所下降[2]，因而導致車輛關鍵結構件在碰撞過程中開裂失效風險顯著增加，嚴重影響車輛被動安全性能。為此，汽車行業普遍采用有限元仿真分析方法來預測超高強鋼材料在碰撞工況下的失效行為[3,4,5,6,7]，為車輛結構與用材設計提供優化方向。
本研究介紹了目前超高強鋼材料碰撞失效行為預測領域的最新研究進展，并針對目前常用的網格尺寸縮放問題進行了研究，可以為提高超高強鋼材料在整車碰撞過程中的失效行為預測精度提供一定的參考。
2 失效模型選擇
對于超高強鋼等金屬材料而言，韌性斷裂是其最主要的失效形式，采用基于應變的失效模型可以更好地預測其失效行為。
展開 沖擊速度設置：
重力設置：
（1）定義重力曲線
（2）重力加載
碰撞接觸設置
邊界約束：圖示處固定約束
結束時間設置：
結果:
結果分析
本案例通過定義合適的失效應變，對失效單元進行刪除。
使用該方法時，需要注意兩點，一是模型中開裂破壞的部分必須劃分較密的網格，否則大量單元失效將導致計算結果較大的誤差；二是選取適當的失效判定依據和閾值，算法可以通過定義失效應變閾值控制單元失效，閾值太小，單元過早刪除，或閾值太大，單元發生了不切實際的大變形，均會導致結果產生較大的誤差。因此，計算中應當根據計算結果和試驗結果的對照來確定閾值。
另外在動力沖擊計算中，很容易產生負體積。現就一些關于負體積的經驗進行分享：
LS-DYNA出現負體積的原因
網格品質：單元長寬比較大時，一旦受力，短邊容易出現負體積。
材料模型，所選材料模型不合適，受力后形成沖擊，引起很大變形容易引起負體積。例如MAT_001。
模型設定：若給予很大的沖擊設定，或者摩擦系數沒有設定好。
LS-DYNA出現負體積的解決辦法
網格品質：檢查網格，找出長寬比較大的單元進行修改或者合并單元。
材料模型：修改模型參數或者更換其他材料模型。
模型設定：檢查并修改*CONTACT里面的摩擦系數或者SF（Scale Factor）。另外一些較薄的零件如果沒有緩沖作用，僅作粘接使用，那么可以直接刪除此零件，用*TIEBREAK_CONTACT將兩邊所要粘接的零件tie在一起。
展開 應用案例
在某車型車身總成碰撞試驗中， 前地板與門檻結合處出現 5 個焊點開裂， 如圖8 ， 通過本文的焊點試驗方法， 建立一維焊點模型， 多層焊分解成多個兩層焊點連接， 通過力學試驗標定了附近不同板厚、材料的零件之間焊點的參數， 開裂處焊 點 極 限 拉 伸 和 剪 切 力 分 別 為 8． 2 kN 和14． 4 kN，應用到碰撞仿真中， Pam － Crash 計算結果如圖 8( 中) ， 焊點開裂情況和試驗一致。對焊點的數量進行優化， 增加了 5 個焊點后， 如圖 8( 右) ，仿真結果顯示碰撞后結構保持完整， 能夠滿足碰撞安全要求。焊點失效參數數據庫建設到一定規模后， 即可在整車范圍的焊點模型使用經過試驗標定的失效參數，在開發過程中不斷優化存在碰撞失效風險的焊點，模型的精確性能夠得到保證。
本論文研究了在轎車有限元碰撞仿真中準確模擬焊點失效的方法。對點焊樣件進行拉伸和剪切力學實驗，建立了試驗的一維焊點有限元模型和相應的失效模型，使用數值優化等方法，對焊點失效模型的參數進行了校核標定，使仿真中焊點的受力和失效后吸收的能量與試驗的偏差最小。應用此方法在仿真中再現并解決了某次碰撞試驗中出現的焊點開裂問題。提出了建立車身焊點失效參數數據庫的設想。
[1]連志斌,劉雍.基于試驗標定的轎車碰撞焊點失效模擬方法研究[J].上海汽車,2015(06):50-53.
大家好，為了更好地提升自己，幫助自己對最新研究進行整理和復盤，本人在學習相關文獻時會進行相關總結和分享，希望對大家有所幫助和啟發，有問題請及時反饋和聯系，謝謝！
展開 在整車碰撞模型中進行焊點失效預測，并通過與實車碰撞結果的對比，表明該方法能準確預測出實車碰撞中的焊點失效情況，對整車碰撞安全設計具有指導意義。
[1]季鈺榮,孫曉嶼.整車焊點失效預測的研究及應用[J].汽車工程,2019,41(02):219-224.
大家好，為了更好地提升自己，幫助自己對最新研究進行整理和復盤，本人在學習相關文獻時會進行相關總結和分享，希望對大家有所幫助和啟發，有問題請及時反饋和聯系，謝謝！
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ABAQUS碰撞失效的最新內容
插件介紹
AbyssFish CDED（Concrete Damage Element Deletion）插件旨在實現混凝土損傷塑性（Concrete Damage Plasticity, CDP）材料模型中的失效單元自動刪除功能，從而精確模擬混凝土損傷開裂行為。
該插件僅適用于“動力，顯式（Dynamic, Explicit）”分析步，且僅對混凝土損傷塑性
利用關鍵詞*Concrete failure來實現，UHPC混凝土單元失效刪除的仿真模擬
目前只能通過動態顯式求解來定義關鍵詞
*Concrete failure，type=strain（或displacement）
拉伸開裂應變（或位移），壓縮非彈性應變，拉伸損傷值，壓縮損傷值
把上面兩行編輯好的關鍵詞，放到CDP本構模型后面，如果在GUI界面定義編輯關鍵詞后，一定要去再次檢查定義的位置
ABAQUS金屬狗骨件拉伸-延性損傷（Ductile）（JC失效準則）自做模型，內附操作視頻，cae，inp文件
筆名：復材失效仿真
關鍵詞：纖維增強復合材料，航空航天，漸近損傷模型，有限元仿真，沖擊
復合材料結構漸進損傷研究
復合材料因其輕質高強廣泛應用于航空航天、交通運輸等領域。當復合材料具備復雜結構（如連接結構）或承受復雜工況（如沖擊載荷）時，層內損傷的模式包括多種損傷模式纖維/基體脫粘、基體開裂和纖維斷裂，從而引起復合材料結構漸進失效。為了模擬這些現象，漸進損傷模型（PDM）在過去二十年中常被使用并已被證明是一種有效的方法
下面是視頻中的工程文件inp，大家可以下載一下供大家參考學習
[圖片]
本文參考了十篇左右文章，基于Abaqus/Explicit，建立了復合材料漸進損傷本構模型并編寫了VUMAT子程序，包括彈性階段、基于應力的三維HASHIN初始損傷準則、線性損傷演化。計算流程如下圖所示。
圖1 整體計算流程
材料模型
1.1 彈性階段
其中， (i,j=1,2,3)為應力分量， (i,j=1,2,3) 為應變分量，Eii (i=1,2,3) 為拉伸模量
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、掌握三維模型的繪制
2、掌握顯示動力學分析相關的材料參數設置
3、理解顯示動力學分析步的建立
4、學習碰撞分析的相互關系的設置
5、了解顯示動力學網格的劃分
6、學習結果后處理的查看與對比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018
膠合是電子行業中常見的連接方式，Abaqus中常用cohesive單元或者cohesive接觸兩種方法進行膠合失效仿真，這兩種方式操作方法有所差別，但結果一般大同小異。
本例模型比較簡單，建模過程從略，使用靜態分析，使用cohesive單元時需要創建膠合元素的實體，通過賦予材料屬性的方式模擬結構的脫粘，創建如下：
設置單元類型為COH2D4：
對膠接面和膠體設置綁定約束
摘 要：為了提高超高強鋼材料在整車碰撞過程中的失效行為仿真預測精度，對比分析了主流求解器LS＿DYNA中GISSMO等6種典型失效模型的原理，并針對GISSMO失效模型中影響整車碰撞失效仿真精度最為關鍵的參數材料斷裂極限應變及網格尺寸修正特性設置方法進行了研究。斷裂極限應變標定過程中應變路徑存在非線性，需要采用加載歷程平均應力三軸度來進行描述；默認的網格修正設置方法難以兼顧不同應力狀態，采用自定義的網格尺寸修正設置方法可以有效提高典型應力狀態下不同網格尺寸模型仿真預測結果的一致性
