abaqus 損傷準(zhǔn)則的案例
ABAQUS VUMAT子程序 PUCK損傷起始準(zhǔn)則+指數(shù)演化方法 ￥58
ABAQUS PUCK損傷起始準(zhǔn)則+指數(shù)演化方法
復(fù)合材料本構(gòu)
損傷矩陣
損傷應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系
PUCK準(zhǔn)則
指數(shù)退化方法
VUMAT代碼如下
【螺栓斷裂】Abaqus韌性損傷與剪切損傷準(zhǔn)則---{ 問題答疑 +工程案例 + 模型文件 } ￥99.9
Abaqus中韌性金屬失效分析需要定義c點(diǎn)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(dá)到d點(diǎn)，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（ductile damage、Johnson-Cook damage）和剪切準(zhǔn)則（shear damage）。也就是圖2中紅框內(nèi)的三個(gè)準(zhǔn)則，它們都屬于金屬承載后產(chǎn)生裂紋的準(zhǔn)則。
金屬板的徑縮不穩(wěn)定損傷初始化準(zhǔn)則，包括幾種成形極限圖，用于評估鈑金件的可成形性。也就是紅框外的幾個(gè)準(zhǔn)則，不在本文討論范圍。
圖3-漸進(jìn)損傷失效分類【摘自Abaqus材料本構(gòu)模型導(dǎo)圖，完整版鏈接】
····································常見問題解答····································
······Q1: 韌性準(zhǔn)則和剪切準(zhǔn)則有何不同？
······A1: 韌性金屬開裂有兩種主要機(jī)理，基于唯象觀察，仿真模擬這兩種機(jī)理時(shí)用到不同的損傷起始準(zhǔn)則（hooputra2004）：
機(jī)理1，由于內(nèi)部（微裂紋）的成核、生長和孔隙的聚集產(chǎn)生的韌性斷裂，這種情況下ductile damage、Johnson-Cook damage兩種韌性準(zhǔn)則是適用的，常見于拉伸工況。
圖4-機(jī)理1韌性斷裂
機(jī)理2，由于剪力帶局部化產(chǎn)生的剪切斷裂，這時(shí)shear damage比較適合，常見于剪切工況。
展開 abaqus損傷準(zhǔn)則總結(jié)
ABAQUS中有四種初始斷裂準(zhǔn)則:
在高應(yīng)變速率下變形時(shí)，有shear failure和tensile failure（旋壓用不到，不再介紹）
對于斷裂延性金屬：可以選用A:韌性準(zhǔn)則（ductile criteria）和B:剪切準(zhǔn)則（shear criteria）
對于縮頸不穩(wěn)定性可以使用（鈑金）：C: FLD、FLSD、M-K以及MSFLD
對于鋁合金、鎂合金以及高強(qiáng)鋼在變形過程中會出現(xiàn)不同機(jī)制的斷裂，可能會將以上準(zhǔn)則聯(lián)合起來進(jìn)行使用。
損傷的感念如下圖所示：
1. 韌性斷裂準(zhǔn)則
1.1 ABAQUS中提供的韌性斷裂準(zhǔn)則需要輸入的參數(shù)為：
斷裂應(yīng)變；應(yīng)力三軸度；應(yīng)變速率
要測量不同應(yīng)力三軸度下的斷裂應(yīng)變需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)，這是不可取的。
Hooputra et al,2004通過實(shí)驗(yàn)和理論推導(dǎo)得到了在定應(yīng)變速率下，斷裂應(yīng)變和應(yīng)力三軸度的關(guān)系：
SIMUWE論壇中的建議：
這個(gè)應(yīng)該通過單軸拉伸實(shí)驗(yàn)、壓縮實(shí)驗(yàn)和純剪切實(shí)驗(yàn)。各測得各自的應(yīng)變量。 應(yīng)力三軸度拉伸是0.33，壓縮是-0.33，純剪切時(shí)0。實(shí)驗(yàn)好做。
方程求解后，就可以得到（不同溫度、不同應(yīng)變速率下）不同三軸應(yīng)力對應(yīng)的斷裂初始時(shí)的等效塑性應(yīng)變。
例子中提供的斷裂應(yīng)變和應(yīng)力三軸度的關(guān)系如下圖所示，材料為7018鋁合金，T6態(tài)：
展開 ABAQUS金屬狗骨件拉伸-延性損傷（Ductile）（JC失效準(zhǔn)則 ￥10
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 2Dhashin漸進(jìn)損傷失效準(zhǔn)則Standard不同于Explicit，及單元不刪除
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。
平紋復(fù)合材料VUMAT子程序本構(gòu)介紹（hashin準(zhǔn)則及線性損傷演化方法）
因此在建立均質(zhì)化模型時(shí)，平紋復(fù)合材料的剛度矩陣，損傷起始準(zhǔn)則，損傷演化方法以及退化的剛度矩陣與單向復(fù)合材料具有明顯的差異。主要體現(xiàn)為平紋復(fù)合材料在面內(nèi)的兩個(gè)方向均有纖維，因?yàn)閷τ谄郊y復(fù)合材料的失效模式主要有：經(jīng)向拉伸/壓縮損傷，緯向拉伸/壓縮損傷以及厚度方向上的拉伸/壓縮損傷,此外還可以通過在層間插入cohesive單元考慮層間分層失效。接下來主要介紹層內(nèi)的損傷本構(gòu)關(guān)系。
1. 平紋復(fù)合材料損傷剛度矩陣
（1）
（2）
（3）
其中，d代表損傷系數(shù)，L、T以及Z代表三個(gè)垂直的方向，t、c代表拉伸，壓縮損傷，例如dlt代表縱向拉伸損傷。
2. 損傷起始準(zhǔn)則（hashin準(zhǔn)則）
(4)
其中，f1t,f1c代表縱向纖維拉伸和壓縮損傷，f2t,f2c代表橫向纖維拉伸和壓縮損傷，f3代表厚度方向上的失效，其中應(yīng)變大于0時(shí)為拉伸失效，小于0時(shí)為壓縮失效。
3. 損傷后損傷演化模型（線性退化模型）
（5）
當(dāng)滿足損傷起始準(zhǔn)則后，損傷演化開始起作用。其中1t、1c、2t、2c、3t、3c的失效模式下對應(yīng)的損傷系數(shù)分別為d1t、d1c、d2t、d2c、d3t、d3c。其中，εii為當(dāng)前應(yīng)變，εiimax為初始失效應(yīng)變，εif為最終失效應(yīng)變。
展開 帶損傷識別蔡吳準(zhǔn)則VUMAT子程序（未考慮應(yīng)變率） ￥35
帶損傷識別蔡吳準(zhǔn)則VUMAT子程序
ABAQUS混凝土損傷塑性模型損傷因子對本構(gòu)關(guān)系影響 附c40~c45混凝土損傷因子ABAQUS輸入
但是ABAQUS塑性損傷模型除了能模擬單調(diào)加載的混凝土行為外，更重要的功能就是模擬循環(huán)、動態(tài)荷載下的混凝土反應(yīng)，在結(jié)構(gòu)的抗震性能分析能起到很好的作用。
在動荷載作用下，混凝土在受力過程中拉伸和壓縮都會產(chǎn)生損傷造成的裂縫開展，從而導(dǎo)致材料剛度退化。CDP 模型就假定混凝土材料主要因?yàn)槔扉_裂和壓縮破碎而破壞，拉伸和壓縮采用不同的損傷因子來描述這種剛度退化，詳見圖 1、圖 2。
圖中E0是材料初始未受損的彈性剛度。損傷變量dc和dt分別為壓縮和拉伸條件下的損傷因子，表示彈性剛度的退化。損傷后的彈性模量為（1-dc）E0，或（1-dt）E0。損傷因子dc或dt=0時(shí)表示沒有損傷，dc或dt=1時(shí)表示材料失去強(qiáng)度。
那么混凝土的塑性損傷本構(gòu)模型中的損傷因子到底對混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線有什么影響呢？讓我們采用100mm*100mm*300mm的混凝土棱柱體模型來做個(gè)測試看一下。
依然采用C110級混凝土的本構(gòu)關(guān)系，混凝土的屈服應(yīng)力和非彈性應(yīng)變表格如下。子選項(xiàng)中損傷參數(shù)和非彈性應(yīng)變關(guān)系的表格也在圖中給出。
但是注意上圖中紅色框部分默認(rèn)是不填的，即下圖中的混凝土壓縮損傷——拉伸恢復(fù)因子wt，混凝土拉伸損傷——壓縮復(fù)原因子wc，默認(rèn)是不填的。
因?yàn)镃DP模型假定混凝土從拉伸到壓縮時(shí)裂縫會閉合，剛度會恢復(fù)；從壓縮到拉伸時(shí)裂縫仍然存在，剛度不會恢復(fù)。因此在ABAQUS中不填的話默認(rèn)wt(拉伸剛度恢復(fù)因子)=0，wc(壓縮剛性恢復(fù)因子)=1.
下圖為損傷因子和剛度恢復(fù)因子在混凝土載荷循環(huán)中對混凝土本構(gòu)模型的影響。
展開 ABAQUS后處理之提取分層損傷面積/分層面積/基體損傷面積（ABAQUS+Photoshop） ￥28
ABAQUS后處理之提取損傷面積（ABAQUS+Photoshop聯(lián)合使用）
為了定量描述損傷程度，提取載荷造成的損傷面積變得尤為重要，下面介紹損傷面積的提取方法。
1. 去除單元網(wǎng)格，以及邊緣
2. 突出顯示損傷區(qū)域，建立損傷與未損區(qū)域色差
3. 導(dǎo)出圖片
第二章 abaqus分析收斂準(zhǔn)則
abaqus分析收斂準(zhǔn)則（外文書籍翻譯）.pdf
原文書籍：Troubleshooting Finite-Element Modeling with Abaqus With Application in Structural Engineering Analysis by Raphael Jean Boulbes (z-lib.org)
第二章 abaqus分析收斂準(zhǔn)則
2.1 收斂問題的癥狀
收斂問題是與工程設(shè)計(jì)相關(guān)的一個(gè)典型的分析問題，涉及撓度、位移、應(yīng)力、固有頻率、溫度分布等的預(yù)測。這些參數(shù)用于迭代材質(zhì)參數(shù)和/或幾何體以優(yōu)化其行為。傳統(tǒng)的方法，如手工計(jì)算，涉及理想化的物理模型使用簡單的方程來獲得解決方案。然而，這些近似使問題過于簡單化，而解析解只能提供保守估計(jì)。或者，有限元法和其他數(shù)值方法旨在提供一個(gè)考慮到更多細(xì)節(jié)的工程分析，這對于手工計(jì)算是不實(shí)際的。有限元法將物體分割成小塊，使位移沿這些單元邊界連續(xù)。對于那些使用有限元分析的人，通常使用收斂項(xiàng)。大多數(shù)線性問題不需要迭代求解過程。網(wǎng)格收斂是一個(gè)重要問題另外，還有在迭代過程中也需要考慮收斂性。在本節(jié)中，將調(diào)查收斂性問題并解決與此術(shù)語相關(guān)的問題。首先，要識別大多數(shù)收斂問題的癥狀，可以在消息文件（.msg）擴(kuò)展名中找到。此外，.dat和（.sta）文件也可能包含問題的癥狀。有一些共同的信息可能表明收斂問題在求解有限元模型時(shí)造成數(shù)值困難。
展開 Abaqus幫助文檔中，鋁合金三點(diǎn)彎曲的案例（延性損傷+剪切損傷）
threepointbending_alextrusion.rar
文檔.pdf
Abaqus內(nèi)置LaRC05失效準(zhǔn)則子程序介紹 ￥9.9
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)測方法，并提出Kinking模型來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)雜問題近年來受到廣泛關(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，可以用來評估是否滿足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來分析裂紋萌生和擴(kuò)展。
在abaqus中可以通過修改關(guān)鍵字來進(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 abaqus幾種材料破壞準(zhǔn)則的設(shè)定
在abaqus 里面的progress damage 的failure 主要是在描述材料進(jìn)入塑性之后，我們可以附加一個(gè)破壞準(zhǔn)則以及達(dá)到破壞準(zhǔn)則之后的應(yīng)力應(yīng)變路線。
這個(gè)針對ductile material主要有兩種準(zhǔn)則可以定義。Ductile fracture of metals可以做剪切也可以做拉伸。這個(gè)拉伸的行為就是在拉伸的過程中在材料中間會開始慢慢的產(chǎn)生孔隙，持續(xù)拉伸的孔隙就會聚合到直到形成一個(gè)斷裂面。
下面這個(gè)sheet metal forming 主要是針對sheet metal 的成型的準(zhǔn)則。這個(gè)準(zhǔn)則主要就是有最大主應(yīng)變跟最小主應(yīng)變來去作為它判斷的依據(jù)。如果達(dá)到破壞的時(shí)候，就可以看到這個(gè)薄板在成型的過程中就會破裂。
要講這個(gè)progressive damage ，最主要我們都還是要回到這張應(yīng)力應(yīng)變圖來看。
之前介紹的就是elastic 加上plastic。
如果plastic定義的很完整的話，他就會一直往前往往后延伸，然后直到破壞。但在中間的過程里面，實(shí)際上我們還是必須得加上一個(gè)damage initiation判斷在變形的過程中是不是有達(dá)到某一種形式的破壞準(zhǔn)則。那如果沒有達(dá)到還沒有達(dá)到準(zhǔn)則的話，就會持續(xù)的往后發(fā)展。在plastic里面，如果在塑性段的某一個(gè)點(diǎn)做了unloading之后，材料的應(yīng)力會沿著一直斜率下降，在這里面是把這一段的應(yīng)變定為塑性應(yīng)變。但是如果在damage 準(zhǔn)則里再發(fā)生破壞，這個(gè)點(diǎn)他回退回來的這個(gè)點(diǎn)，我們將這一段的應(yīng)變稱為fracture strain。
在達(dá)到破壞準(zhǔn)則之后，所走的路徑叫做damage response。在abaqus里面就叫做damage evolution。
展開 ABAQUS UMAT調(diào)用后為什么損傷變量出現(xiàn)負(fù)值？
ABAQUS UMAT調(diào)用后為什么損傷變量和單元?jiǎng)h除出現(xiàn)負(fù)值和大于1得值？
調(diào)用子程序后，計(jì)算復(fù)合材料損傷過程，損傷變量和單元?jiǎng)h除出現(xiàn)負(fù)值和大于1得值，真誠求助。附上子程序，請老師指教
20251203.txt
Abaqus復(fù)合材料3D Hashin失效準(zhǔn)則，脆性斷裂-Vumat
對于纖維增強(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)則后無承載，單元被刪除。
子程序輸出的state1-6為儲存的應(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）。
接下來簡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。
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