abaqus 應(yīng)力準(zhǔn)則的案例
針對平面應(yīng)力問題的YLD2000-2D屈服準(zhǔn)則及其在ABAQUS中UMAT子程序的實(shí)現(xiàn)
Barlat在2003年提出了專門針對平面應(yīng)力問題的各向異性屈服準(zhǔn)則，該屈服準(zhǔn)則對于各向異性材料具有很高的精度，得到了廣泛的應(yīng)用。
YLD2000-2D屈服面示意圖
Yld2000-2d屈服準(zhǔn)則由下式給出
其中
矩陣X′和X″的元素分別由柯西應(yīng)力的下列線性變換獲得
L′和L″的分量由下式求得
積分算法采用徑向返回算法，該方法是穩(wěn)健和精確的。
當(dāng)彈性試算超出屈服面時(shí)，則需要進(jìn)行塑性修正
使其滿足
公式9可以通過牛頓法進(jìn)行迭代求解。
計(jì)算的應(yīng)力應(yīng)變曲線如下圖所示
B, F. Barlat A , et al. "Plane stress yield function for aluminum alloy sheets—part 1: theory." International Journal of Plasticity 19. 9(2003):1297-1319.
王海波, 萬敏, 閻昱,等. 屈服準(zhǔn)則在有限元軟件中實(shí)現(xiàn)的正確性驗(yàn)證[J]. 固體力學(xué)學(xué)報(bào), 2010, 031(002):173-180.
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展開 ANSYS后處理中的應(yīng)力與屈服準(zhǔn)則！
因此，屈雷斯加屈服準(zhǔn)則又被稱為最大剪應(yīng)力準(zhǔn)則，表達(dá)式為
02
米塞斯屈服準(zhǔn)則
材料質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生屈服的條件，是當(dāng)其單位體積的彈性形狀變化能達(dá)到某一臨界值，該臨界值只取決于材料在變形條件下的性質(zhì)，而與應(yīng)力狀態(tài)無關(guān)。
ANSYS后處理中的應(yīng)力與屈服準(zhǔn)則
該臨界值取決于材料在變形條件下的性質(zhì)，而與應(yīng)力狀態(tài)無關(guān)。因此，屈雷斯加屈服準(zhǔn)則又被稱為最大剪應(yīng)力準(zhǔn)則，表達(dá)式為
02
米塞斯屈服準(zhǔn)則
材料質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生屈服的條件，是當(dāng)其單位體積的彈性形狀變化能達(dá)到某一臨界值，該臨界值只取決于材料在變形條件下的性質(zhì)，而與應(yīng)力狀態(tài)無關(guān)。
ANSYS后處理中的應(yīng)力與屈服準(zhǔn)則
該臨界值取決于材料在變形條件下的性質(zhì)，而與應(yīng)力狀態(tài)無關(guān)。因此，屈雷斯加屈服準(zhǔn)則又被稱為最大剪應(yīng)力準(zhǔn)則，表達(dá)式為
02
米塞斯屈服準(zhǔn)則
材料質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生屈服的條件，是當(dāng)其單位體積的彈性形狀變化能達(dá)到某一臨界值，該臨界值只取決于材料在變形條件下的性質(zhì)，而與應(yīng)力狀態(tài)無關(guān)。
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(huì)出現(xiàn)不同機(jī)制的斷裂，可能會(huì)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 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(shí)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(huì)開始慢慢的產(chǎn)生孔隙，持續(xù)拉伸的孔隙就會(huì)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(huì)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(huì)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(huì)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(huì)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(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。
展開 Lode角相關(guān)斷裂準(zhǔn)則如何在abaqus中使用 ￥100
采用表格法，使得Lode角相關(guān)斷裂準(zhǔn)則在abaqus中的應(yīng)用。
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
Abaqus復(fù)合材料Larc05失效準(zhǔn)則Umat子程序開發(fā)
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。
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Udmgini子程序結(jié)合Xfem來實(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。
通過編寫Umat子程序，對復(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)材仿真的問題可以聯(lián)系QQ1653004885或者關(guān)注CAE320公眾號(hào)
展開 【abaqus】個(gè)人筆記—應(yīng)力奇異&應(yīng)力平均&應(yīng)力集中
【abaqus】個(gè)人筆記—應(yīng)力奇異&應(yīng)力平均&應(yīng)力集中
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熱應(yīng)力分析 附ABAQUS中初始地應(yīng)力的施加下載
軋輥與Cu層的熱傳導(dǎo)系數(shù)
下載地址：ABAQUS中初始地應(yīng)力的施加
