abaqus的材料損傷的案例
abaqus材料損傷資料分享
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ABAQUS損傷參數
無論斷裂還是切削等問題，考慮材料的損傷行為，基本上就是考慮損傷起始和損傷演化，這兩個參數基本上可以通過實驗數據計算而來。
對于單軸拉伸試驗，其典型的真應力-應變曲線包括了初始彈性階段，塑性階段，剛度下降階段和最終斷裂階段。最后兩個階段為損傷耗散過程，而對于材料損傷的定義也是基于這兩個階段的特征值進行的。
在ABAQUS中，材料損傷通常以一個損傷起始判據來定義材料的失效初始化。這個判據可以是材料在失效時的應力與應力狀態（基于不同的斷裂準則），也可以是損傷本構（如JC失效模型）。
在材料，或某一個單元發生了損傷后，此處的剛度會下降，而承擔的載荷（如應力）會隨之減少，并發生重新分配。則需要對材料在發生了失效時的演變過程進行定義，即損傷演變準則。對單軸拉伸而言，此階段與拉伸曲線在達到了最高值（抗拉極限或起裂應變處）之后的下降段所對應。單元的剛度沿損傷演化規律下降，最終完全失效，在分析中可以將其刪除（單元刪除法）或允許分離（黏聚力單元）或允許裂紋完全擴展（XFEM)。
實際分析中更關注失效參數的獲取，對簡單問題可以采用單軸拉伸的真應力應變曲線來計算，一個很好的例子如下：
Ductile_Damage_004.pdf
來自于木蟲上的一個問題
Abaqus損傷演化中的失效位移如何得到？ - 仿真模擬 - 小木蟲 - 學術 科研 互動社區 (muchong.com)
原文（感謝Ronald Heinz Norbert Wagner大佬）
How to perform Element deletion in ABAQUS using ductile damage criteria ? (researchgate.net)
展開 Abaqus 考慮材料隨機性的復合材料漸進損傷分析
Abaqus 考慮材料隨機性的復合材料漸進損傷分析
由于制造工藝、外部環境等的影響，材料的隨機分布是個普遍存在的現象。目前針對復合材料的分析中，絕大部分并未考慮材料隨機性對仿真結果的影響。鑒于此，本文通過Umat子程序將材料隨機性引入復合材料的漸進損傷分析中，對比了不同的隨機分布對仿真結果的影響。
本文的仿真對象為一種短切纖維復合材料(芳綸紙)，主要從宏觀的角度研究了短纖維取向隨機性對計算結果的影響。
材料的隨機性一般可以認為服從正態分布或者weibull分布。正態分布可以通過Box-Muller算法實現。Box-Muller算法是通過服從均勻分布的隨機變量，來構建服從正態分布隨機變量的一種方法。具體實現方法為：選取兩個服從
[0,1]
上均勻分布的隨機變
量
U
1
、
U
2
，
X
、
Y
滿足
則
X
與
Y
服從均值為0，方差為
1
的正態分布。
通過上述算法，可以在Fortran中生成纖維取向在[0,90]之間服從正態分布的隨機數，以下為部分代碼
Fortran中生成服從Weibull分布隨機數的方法可以參照文獻[1]。http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1205134中同樣采用了文獻[1]中的方法生成了服從Weibull分布的隨機數。
復合材料的損傷萌生準則和損傷演化準則可以參考http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1206124。與之不同的是由于芳綸紙厚度很小，本文中只考慮了材料的面內損傷行為。
展開 金屬韌性損傷材料失效模型應用實例-Abaqus/Explicit鋼制管狀結構多工況沖擊損傷失效分析 ￥49.9
在常溫狀態下，大多數工程金屬具有較高的韌性，這種情況下，材料的失效分析通常會使用韌性損傷漸進失效模型。
如下圖所示，該模型完整的定義了材料的彈性階段、塑性階段、損傷起始與損傷演化。材料承載經歷彈塑性階段后達到損傷起始點a，繼續承載，損傷后的材料剛度折減，出現軟化，直到損傷參數D=1時，材料剛度退化為0，單元刪除。
韌性材料損傷漸進失效模型
工程案例：
鋼制管狀結構多工況沖擊損傷失效分析
上圖案例中的分析工況按閱讀順序依次是：
沖擊質量5kg，速度100m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度100m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度200m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度300m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度400m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度500m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度500m/s，桶厚20mm;
沖擊質量25kg，速度400m/s，桶厚50mm;
沖擊質量25kg，速度500m/s，桶厚50mm;
付費部分為鋼制管狀結構多工況沖擊損傷失效分析案例的9種工況共計9個inp文件壓縮包+CAE 源文件壓縮包。
展開 
Abaqus混凝土損傷塑性材料插件：EasyCDP ￥168
插件介紹
EasyCDP (GB/T50010 2024)V1.0 - AbyssFish 插件可在Abaqus快速建立混凝土損傷塑性（Concrete Damaged Plasticity，簡稱CDP）材料。插件基于GB/T 50010-2010 混凝土結構設計標準（2024年局部修訂版）進行設計，支持強度等級∈(15MPa,80MPa]的不同強度混凝土模型。
EasyCDP插件可輸出基于規范計算的混凝土應力-應變曲線及數據文件。
應力應變曲線數據文件可在當前工作目錄下的“Stress Strain Data.txt”文件查看。
插件在ABAQUS下側提示欄內輸出當前參數計算的彈性模量、抗壓強度代表值、峰值壓應變、抗拉強度代表值、峰值拉應變等曲線特征值信息。
參數說明
單位制：本插件采用單位為牛、毫米、兆帕，因此對應的基本單位為長度：毫米、時間：秒、質量：噸。
Strength：混凝土強度等級。GB/T 50010混凝土結構設計標準（2024）4.1.2節將混凝土最低強度等級修改為C20，因此插件支持C20~C80級別混凝土，此參數設置范圍為（15，80]，可設置為整數或小數。
Mass Density：混凝土質量密度。規范C.2.2節規定混凝土質量密度2200kg/m3~2400kg/m3，這里可保持插件默認數據不變動。
Poissons Ratio：混凝土泊松比。規范4.1.5節規定混凝土泊松比可按0.2采用，可保持插件默認值不變動。
Plasticity：混凝土塑性參數。
展開 Abaqus小球沖擊復合材料損傷教程 ￥39.9
視頻下方附帶工程文件inp，大家可以自行下載學習參考
Abaqus Umat子程序計算復合材料損傷 ￥15
集成最大應力準則、3D Hashin準則，應用于兩種材料
ABAQUS-CAE多孔材料微觀損傷仿真模擬
材料：泡沫金屬，多孔混凝土，普通混凝土
Python參數化建模設計，導入Excel數據建模，材料沖擊/壓縮損傷演化仿真
有相關問題可以加Q:2424712306交流，可提供相關指導
Abaqus Vumat子程序計算復合材料損傷 ￥10
用于復合材料三維實體單元，3D Hashin損傷準則
ABAQUS UEL - 損傷材料本構簡單應用于4節點平面單元 ￥300
利用ABAQUS自定義單元子程序，既可以開發新的單元，同時也可以定義新的材料本構模型。本文以損傷模型簡單應用于4節點平面單元為案例，介紹ABAQUS UEL的開發和使用。
如上圖所示，該單元包含4個節點，每個節點有兩個自由度，分別在水平（X）和垂直（Y）方向運動。節點1的兩個自由度被固定，節點4的水平自由度被固定，節點2的垂直自由度被固定。節點3和節點4在垂直方向上向上運動，位移為0.1mm。該正方形單元的邊長為100mm。在input文件里，坐標表示為，
定義節點組合與邊界條件為，
為了讓模型收斂性更好，采用quasi-newton 求解器。時間步設置為，
在文件夾中通過Powershell提交job和子程序，
單個單元的變形為，
采用不同的 ??
，在后處理中得到損傷因子的變化，
相對應的力-時間關系為，
對于多個單元的情況，比如9單元組成的模型，
具體介紹見知乎：ABAQUS UEL - 損傷材料本構簡單應用于4節點平面單元 - 知乎 (zhihu.com)
相對應的UEL代碼和input文件在付費內容中，
展開 ABAQUS-纖維強化復合材料的損傷演化和網格移動
ABAQUS-纖維強化復合材料的損傷演化和網格移動.doc
Abaqus混凝土損傷塑性材料插件：EasyCDP V2版本 ￥168
插件介紹
EasyCDP (GB/T50010 2024) V2.0 - AbyssFish 插件版本更新，插件基于 Python 3.10 編寫，專為 Abaqus 2024 及以上版本設計，可快速建立混凝土損傷塑性（Concrete Damaged Plasticity, CDP）材料模型。插件嚴格遵循《混凝土結構設計標準》（GB/T 50010-2010，2024 年局部修訂版），適用于強度等級范圍為 15 MPa 至 80 MPa 的混凝土材料建模。對于 Abaqus 6.14 至 2023 版本用戶，可使用 V1.0 版本插件。
EasyCDP插件可基于規范計算生成混凝土應力-應變曲線及對應數據文件，用戶可在當前工作目錄下的 "Stress Strain Data.txt" 文件中查看詳細數據。
插件在ABAQUS下側提示欄內輸出當前參數計算的彈性模量、抗壓強度代表值及峰值壓應變、抗拉強度代表值及峰值拉應變等特征值。
參數說明
單位制：采用牛頓（N）、毫米（mm）、兆帕（MPa）作為基本單位，質量單位為噸（t）。
Strength：混凝土強度等級。根據 GB/T 50010-2010（2024）混凝土結構設計標準4.1.2節將混凝土最低強度等級修改為C20，因此插件支持C20~C80級別混凝土，此參數輸入范圍為（15，80]，可設置為整數或小數。
Mass Density：混凝土質量密度。默認值為 2400 kg/m3（基于規范 C.2.2 節建議范圍 2200–2400 kg/m3）。
Poissons Ratio：混凝土泊松比。
展開 基于Abaqus的vumat進行纖維增強復合材料漸進損傷與失效仿真
對于層內損傷：采用經驗模型雙曲正弦函數建立復材剪切非線性關系，如下圖所示：
復合材料剪切非線性模型
采用3D Hashin (也可以是Chang-Chang, 最大應力, Puck準則等等)模擬復合材料初始失效：
在正交各向異性剛度矩陣中引入纖維和基體損傷變量的：
其中dft，dfc ，dmt，dmc分別為表征纖維拉伸，纖維壓縮，基體拉伸和基體壓縮這四種損傷模式的損傷變量，E 和μ 分別為彈性模量和泊松比，Smt和Smc 分別為復合材料基體拉剪耦合和壓剪耦合系數；定義等效應力和等效位移：
其中lc為特征單元長度。采用線性剛度退化形式定義材料的等效應力和損傷變量，如下圖所示，關于等效應力應變的損傷演化方式如下：
復合材料損傷演化
利用Cohesive單元模擬復合材料分層損傷，采用二次應力準則作為損傷初始判據和混合能量演化B-K準則作為損傷演化準則。使用ABAQUS的VUMAT接口完成復合材料本構模型的編寫。
展開 Abaqus 考慮濕熱環境影響的復合材料漸進損傷分析
Abaqus 考慮濕熱環境影響的復合材料漸進損傷分析
濕熱環境的作用會導致復合材料本身的力學性能變化。 試驗研究表明，單向復合材料的力學性能在一定的濕熱范圍內單調變化，另一方面，濕熱環境在復合材料結構內產生濕熱變形與應力，導致基體、纖維或界面發生變化或破壞，從而使復合材料結構的剛度和強度發生變化。
濕熱應變可由下式表示
其中，熱應變為
濕度應變為
于是
損傷萌生準則和損傷演化準則等可以參考http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1206124
通過編寫umat子程序，可以計算得到以下結果
圖 1 損傷演化(上:纖維損傷；下:纖維間損傷)和載荷位移曲線
圖 2 濕熱環境對極限載荷的影響
參考文獻：劉玉佳, 燕瑛, 何明澤, et al. 濕/熱/力耦合條件下復合材料結構漸進損傷仿真[J]. 北京航空航天大學學報, 2012(03):103-107+112.
展開 abaqus三維復合材料彈塑性+漸進損傷本構模型-3D VUMAT ￥145
對于纖維增強復合材料的模擬，在<a href="/major/ABAQUS中，集成了二維Hashin失效準則與多種損傷演化準則，但缺少三維的復合材料本構模型。
參考一篇已發表的SCI文章，使用Fortran語言建立三維平紋織物復合材料彈塑性、漸進損傷本構模型-Vumat子程序。平紋織物復合材料在1方向和2方向絲束性能近似相同。
該程序是博士期間學習復材子程序的小部分總結，編程結構并不是非常漂亮及完美，但確保能順利運行，且單元驗證結果與理論公式一致，介意請勿拍。
程序中塑性迭代部分并非主流的牛頓-拉夫遜和梯度下降方法，但經過驗證能夠適用于該模型，介意請勿拍。
附件內容：1. inp算例模型(低速沖擊工況，1/4模型，層間使用cohesive element) 2. 子程序 3 .使用方法 4.參考論文名稱
首先介紹該子程序的使用方法與效果
1. 在ABAQUS中建立三維復合材料模型，這里建立一個簡單的方塊。賦給材料方向，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
3. 建立顯示Explicit計算時間步，時間0.005，在場輸出中勾選輸出 SDV和 STATUS.
4. 劃分網格，賦給Explicit 3D stress單元類型，邊界條件根據需要設定即可，此處不再贅述。此處劃分為一個單元，使用12方向往復加載卸載。建立Job，提交模型前在Job中選擇該子程序，設置雙精度計算。
5. 查看結果，等效塑性應變在卸載時沒有變化，再次加載時剪切應力按照原來的路徑返回，剪切損傷在卸載時也保持不變。
6. 將該子程序應用在低速沖擊模型中，可以順利運行。
接下來簡要介紹該子程序的相關理論，子程序、參考的論文名稱以及輸入材料參數的對應含義打包在附件中。
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