ABAQUS各種損傷模型
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-02-27
ABAQUS各種損傷模型的視頻教程
ABAQUS混凝土塑性損傷模型（CDP模型）計算方法
ABAQUS混凝土塑性損傷模型（CDP模型）計算方法分別用02版規范和10規范計算了混凝土受壓及受拉應力應變曲線，并做了對比，同時建立了鋼筋混凝土柱進行了驗證。
￥30 32分鐘 989播放
查看
Abaqus中混凝土損傷塑性模型（CDP）4種混凝土本構，3種損傷因子計算方法
Abaqus中混凝土損傷塑性模型（CDP） 一、4種混凝土本構計算方法 ①10規范 ②02規范（過鎮海模型）? ③丁發興模型 ④ConcreteD模型 二、3種損傷因子計算方法 ①圖解法? ②能量法? ③規范法 三、真實應力、真實應變與名義應力、名義應變的轉換 四、鋼筋雙折線模型 五、Mander模型計算（改良計算方法 六、本構及損傷因子的選取與截斷 附件包含：
￥60 52分鐘 6883播放
查看
ABAQUS混凝土塑性損傷模型
《 ABAQUS混凝土塑性損傷模型》 【ABAQUS混凝土塑性損傷模型】 學員通過本節課程能對ABAQUS中混凝土塑性損傷模型（CDP）的定義有一定了解，初步建立混凝土有限元分析的理論基礎； 課程對CDP模型相關輸出參數進行解剖講解，使用戶了解如何使用它； 為了使學員更好的用好CDP模型，課程對CDP常見文件進行分類和描述，并提出相應的解決方案和改善建議。
￥50 2小時26分鐘 13251播放
查看
ABAQUS各種損傷模型的實例教程
但是ABAQUS塑性損傷模型除了能模擬單調加載的混凝土行為外，更重要的功能就是模擬循環、動態荷載下的混凝土反應，在結構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生損傷造成的裂縫開展，從而導致材料剛度退化。CDP 模型就假定混凝土材料主要因為拉伸開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時表示沒有損傷，dc或dt=1時表示材料失去強度。
那么混凝土的塑性損傷本構模型中的損傷因子到底對混凝土的應力-應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測試看一下。
依然采用C110級混凝土的本構關系，混凝土的屈服應力和非彈性應變表格如下。子選項中損傷參數和非彈性應變關系的表格也在圖中給出。
但是注意上圖中紅色框部分默認是不填的，即下圖中的混凝土壓縮損傷——拉伸恢復因子wt，混凝土拉伸損傷——壓縮復原因子wc，默認是不填的。
因為CDP模型假定混凝土從拉伸到壓縮時裂縫會閉合，剛度會恢復；從壓縮到拉伸時裂縫仍然存在，剛度不會恢復。因此在ABAQUS中不填的話默認wt(拉伸剛度恢復因子)=0，wc(壓縮剛性恢復因子)=1.
下圖為損傷因子和剛度恢復因子在混凝土載荷循環中對混凝土本構模型的影響。
展開 混凝土塑性損傷模型在工程上應用較為廣泛，同類型的本構模型多內置于各類仿真軟件中，供用戶模擬混凝土結構的破壞和受力情況。本文根據Peter Grassl 和 Milan Jira′sek 2006年的文章《Damage-plastic model for concrete failure》進行本構模型代碼復現，并對文中的模型進行了一些簡化。
UMAT代碼和INPUT文件見付費內容
本excle簡捷易懂，只需在excle表中更改彈模以及軸心抗壓強度自動生成數據，表中列出了公式以及只需要輸入ABAQUS中的數據，十分容易上手
本模型為基于CDP的FRP約束混凝土ABAQUS有限元模型
1. 在部件的建立上，使用殼體模擬FRP，實體模擬混凝土
2. 在材料屬性上，混凝土采用CDP模型，基于混規。FRP材料的單層板模型，并且采用常規殼方式進行鋪層，自定義了“離散”坐標系。
3. 在分析部上，打開幾何非線性，輸出參考點RP-1的力和位移。
4. 在相互作用上，將加載力的平面耦合到參考點RP-1上，并將FRP與混凝土進行綁定
5. 在荷載上，對混凝土底端進行完全固定，限制上表面除了U3方向其他方向的位移。給予U3方向一定位移，采用位移加載。
6. 在網格部分，混凝土采用C3D8R，FRP采用S4R。
得到模型后，可以根據FRP層數、材料屬性進行修改，根據混凝土實際強度進行修改，輸出應力應變曲線或者其他需要的部分即可
以下為模型的CAE文件：
展開 Abaqus中韌性金屬失效分析需要定義c點的損傷初始化準則，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間應力-應變曲線
圖2-韌性金屬的損傷準則
ABAQUS為韌性金屬提供不同的損傷初始化準則，大致分為兩種類型：
金屬裂紋的損傷初始化準則，包括韌性準則（ductile damage、Johnson-Cook damage）和剪切準則（shear damage）。也就是圖2中紅框內的三個準則，它們都屬于金屬承載后產生裂紋的準則。
金屬板的徑縮不穩定損傷初始化準則，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準則，不在本文討論范圍。
圖3-漸進損傷失效分類【摘自Abaqus材料本構模型導圖，完整版鏈接】
····································常見問題解答····································
······Q1: 韌性準則和剪切準則有何不同？
······A1: 韌性金屬開裂有兩種主要機理，基于唯象觀察，仿真模擬這兩種機理時用到不同的損傷起始準則（hooputra2004）：
機理1，由于內部（微裂紋）的成核、生長和孔隙的聚集產生的韌性斷裂，這種情況下ductile damage、Johnson-Cook damage兩種韌性準則是適用的，常見于拉伸工況。
圖4-機理1韌性斷裂
機理2，由于剪力帶局部化產生的剪切斷裂，這時shear damage比較適合，常見于剪切工況。
展開 
ABAQUS各種損傷模型的相關專題、標簽、搜索
ABAQUS各種損傷模型的最新內容
上篇文章介紹了ABAQUS通過CT或切片數據重建混凝土多組分三維細觀模型。本案例介紹采用CDP材料對三維重建的混凝土細觀模型進行損傷斷裂數值模擬有限元分析。
ABAQUS模型重建完成后，在屬性里建立骨料、砂漿、ITZ材料參數，并替換截面內原有的空材料，這里砂漿及ITZ可使用EasyCDP插件直接生成混凝土損傷塑性材料，由于不考慮骨料的損傷破壞，因此不必設置骨料的損傷參數
<p class="ql-align-justify">本內容基于韓林海的約束混凝土模型所制作的Excel，可用于將其輸入直接到ABAQUS中，用于建立鋼管約束混凝土型，具體如下：</p><p class="ql-align-justify">模型介紹：</p><p class="ql-align-justify">本模型基于<span style="color: rgb(25, 27, 31);"
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
傳統損傷模型對于單元的尺寸十分敏感，不同單元尺寸會導致有限元模型精度出現明顯偏差。針對該問題，梯度損傷（Gradient-damage）模型的概念被提了出來。
本文詳細介紹了如何將梯度損傷模型應用于4節點平面單元，并在有限元模型中進行模擬。
ABAQUS提供了UEL（user defined element）給使用者進行開發。筆者利用UEL開發4節點平面單元，其邊界條件如下圖所示。其中，節點
本模型為基于CDP的FRP約束混凝土ABAQUS有限元模型
1. 在部件的建立上，使用殼體模擬FRP，實體模擬混凝土
2. 在材料屬性上，混凝土采用CDP模型，基于混規。FRP材料的單層板模型，并且采用常規殼方式進行鋪層，自定義了“離散”坐標系。
3. 在分析部上，打開幾何非線性，輸出參考點RP-1的力和位移。
4. 在相互作用上，將加載力的平面耦合到參考點RP-1上，并將FRP與混凝土進行綁定
混凝土塑性損傷模型在工程上應用較為廣泛，同類型的本構模型多內置于各類仿真軟件中，供用戶模擬混凝土結構的破壞和受力情況。本文根據Peter Grassl 和 Milan Jira′sek 2006年的文章《Damage-plastic model for concrete failure》進行本構模型代碼復現，并對文中的模型進行了一些簡化。
UMAT
本文利用ABAQUS UMAT子程序，簡單實現了混凝土受拉狀態下的破壞。本構模型的實現算法摘抄自DeBorst的書籍《Nonlinear Finite Element Analysis of Solids and Structures》，基本如下：
為了簡化模型，筆者將書中損傷部分做了簡化，不再采用損傷屈服面進行判定。損傷影子w的計算直接由塑性等效應變確定
在運用JC本構模型的時候，不知如何控制損傷開始的位置，在學習總結之后分享出來，希望和大家一起進步。
JC本構模型包括塑性硬化段和損傷演化段
1 JC本構——塑性硬化段
方程：
式中：A，B，n，m 是控制塑性段硬化的材料參數，等號右側第二個括號與第三個括號分別是應變率和溫度對于塑性硬化段的影響。
關于第二個括號：
\dot{\varepsilon}_{\mathbf{0}}：參考應變率
陶瓷是一種典型的脆性材料，可采用Wilkins、Rajendran-Grove、Johnson-Holmquist（JH）和Deshpande-Evans本構模型描述其在高應變率加載下的響應情況，其中JH模型是目前數值計算領域應用最為廣泛的陶瓷本構模型，如圖1所示。JH-1本構模型是Johnson和Holmquist于1992年提出的第一個脆性材料的本構模型，采用分段函數的方式描述了脆性材料壓力和強度的關系
任何材料承載機械、熱力或電荷的能力都是有限的。當材料超過其恢復能力的承載時，材料會發生永久損傷。當材料受到外部載荷時，原子和/或分子會移動和重新排列，從而引起應變。如果應變在彈性極限范圍內，材料在卸載時將恢復其原始形狀。
然而，如果施加的外部載荷超過屈服強度，就會發生永久變形，材料在卸載時將無法恢復原始形狀。例如，在延性金屬中，如果塑性變形超過材料的極限抗拉強度
