金屬損傷
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金屬損傷的視頻教程
Digimat與Abaqus聯合使用系列——泡沫金屬沖擊模型實例概述
本課程是Digimat與Abaqus聯合使用系列課程的第六章，主要講解通過Digimat建立多空泡沫金屬的細觀模型，隨后導入到abaqus中進行前后處理，通過嵌入全局Cohesive單元引入損傷破壞，掌握泡沫金屬沖擊損傷的細觀模型分析的全流程
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金屬損傷的實例教程
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金屬損傷失效的模擬
1. 總體介紹
Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit offer a general capability for predicting the onset of failure and a capability for modeling progressive damage and failure of ductile metals.
金屬材料的損傷演化需要具備下面三種條件：
1 the undamaged elastic-plastic response of the material
2 a damage initiation criterion
3 a damage evolution response, including a choice of element removal
Damage initiation criteria for the fracture of metals, including ductile and shear criteria.（金屬的斷裂包括延性損傷和剪切損傷）
Damage initiation criteria for the necking instability of sheet metal（金屬薄板的頸縮不穩定性）.
展開 漸進性損傷與失效：概覽（Progressive damage and failure: overview）
一、漸進性損傷與失效
ABAQUS主要提供以下模型來預測漸進損傷與失效：
（1）韌性金屬的漸進損傷與失效（Progressive damage and failure for ductile metals）：
ABAQUS具有模擬韌性金屬漸進性損傷與失效的基本功能：（1）該損傷與失效模型可以與Mises、Johnson-Cook、Hill以及Drucker-Prager塑性模型聯合使用；（2）該損傷與失效模型支持定義支持一種或多種損傷初始準則，包括韌性ductile，剪切shear，成形極限圖forming limit diagram （FLD），成形極限應力圖forming limit stress diagram（FLSD），成形極限圖Müschenborn-Sonne forming limit diagram（MSFLD）和Marciniak-Kuczynski（M-K）準則。指定損傷初始準則后，材料剛度會根據指定的損傷演化規律進行漸進地退化。
漸進損傷與失效模型允許材料剛度呈現平滑退化，故適合準靜態和動態分析，比動態失效模型（Dynamic failure models）具有很大的優勢（注：ABAQUS/Explicit提供動態失效模型（Dynamic failure models），適用于高應變率動態問題）。
Johnson-Cook和M-K損傷初始準則不適用于ABAQUS/Standard分析（即隱式迭代方法）。
展開 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損傷斷裂 (例1) 金屬切割或沙柳切割斷裂 ￥26.67
1)該模型模擬了材料在旋轉切割下的損傷斷裂全過程，模型考慮了材料的彈性變形，塑性應變，損傷破壞的標準，損傷演化及斷裂的全過程，并考慮了溫度的影響；
2)模型可用于模擬沙柳切割過程，金屬切割過程及材料的損傷斷裂過程。
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實戰項目經驗涵蓋：
蜂窩結構強剛度分析與優化
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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
J-C塑性和J-C損傷、韌性損傷等，能輸出入射桿、透射桿件中間點位置的（工程）名義應變、真實應變、真實應力的時域曲線，主要功能如下：
①建模包含撞擊桿、整形片、入射桿、透射桿、吸收桿；
②在插件界面設置好參數后，一鍵全流程仿真，無需手動輔助，自動完成幾何-網格-材料-接觸設置-載荷-場輸出-歷史輸出等流程；
③可選擇桿件材料（鋼桿、鋁桿兩種可選）；
④可設置整形片（鋁、黃銅可選）；
⑤試樣為金屬塑性及損傷
通過建立VUMAT對金屬材料進行疲勞損傷累積時，設置單元刪除的損傷閾值，發現改動這個閾值，程序會在單元達到這個閾值后的出現單元扭曲錯誤，不知道為什么？
abaqus-VUMAT）
應力分情況
孔洞體積分數
剪切模型（abaqus-VUMAT）
不同變形時刻的應力分布
T=0.1s
局部放大圖
T=0.5s
局部放大圖
T=0.6s
局部放大圖
可以看到模型在拉伸預測中與原始模型保持一致，而在剪切修正后損傷發展顯著快于原始模型，利用作者提出的方法可以應用于復雜應力狀態下金屬材料的損傷分析
網格尺寸影響為：
損傷參數r影響為：
作者使用了兩個數值模型驗證程序的預測能力
(1)單軸拉伸試樣：
（2)缺口試樣拉伸；
基于作者提供的完整數值推到框架，可以編寫對應的vumat子程序進行金屬試樣的延性損傷數值模擬。
由圖中可以看出陽極支撐，陽極，電解質，陰極損傷相對較小，上、下連接體金屬材料損傷較大，變化趨勢與等效蠕變應變相同。
這里介紹內容主要參考文獻《On the extension of the Gurson-type porous plasticity models for prediction of ductile fracture under shear-dominated conditions》
GTN模型作為細觀損傷最經典的模型廣泛應用于金屬材料的損傷行為建模，其理論模型起源于1968年的
01
概 述
對于常規的CAE失效問題，針對以不同的單元網格尺寸建模分析韌性金屬材料損傷模型
GTN（Gurson-Tvergaard-Needleman）模型是一種常用的用于描述金屬材料損傷行為的理論模型。GTN模型最初由Gurson于1977年提出，后來由Tvergaard和Needleman進行了改進和推廣。
GTN模型基于孔隙率（porosity）理論，認為材料中存在著許多孔洞或微缺陷，這些孔洞或微缺陷是材料發生損傷的主要因素。
