Abaqus膠合材料的案例
Abaqus膠合材料的行為及設置方法
本節(jié)主要是要講膠合行為，膠合行為在abaqus里面主要有兩種方式。一個是膠合元素（單元），另外一個是膠合的接觸性質。所以在abaqus里面膠合的這個行為有有兩種方式可以模擬，一種是把它當接觸性質一樣，去判斷這個接觸性質有沒有發(fā)生破壞，另外一個是建成了一個元素，所以在我們后面的說明里面，如果是膠合元素的話，它的材料行為，我們會把它定義在material 的property 里面，因為它是一個元素，必須要有一個property 的設定。如果是接觸的話，我們把它定義成接觸，那它就只會出現(xiàn)在contact property 里面，然后去定義可cohesive property。
簡單介紹一下膠合行為，這個膠合行為主要是有這兩個學者在在這個1960年的時候把膠合應力應用在破壞模型里面。膠的破壞模主要把它分成adhesion failure(膠和接觸物之間的破壞)和cohesion failure(膠本身的破壞)，也就是adhesion是膠和接觸物之間的破壞，如果是cohesion failure比的話，膠本身的破壞。
所以我們用下面這張圖的話，就可以很明顯的知道什么是adhesion跟cohesion。但是在abaqus 里面我們把這兩件事情看成是同一件事情。我們就把它統(tǒng)一稱為洗cohesive behavior。
膠的實驗講義中列的有多種tensile test，shear test,peel test,fracture toughness test。電子廠跟膠廠主要會做的實驗大概就是peel test、tensile test、shear test。其實我們在abaqus 里面要輸入的參數(shù)就是normal tensile跟shear test,就主要就是這兩種，定義正向跟切向的行為。
展開 Abaqus基礎教程13--膠合失效仿真
膠合是電子行業(yè)中常見的連接方式，Abaqus中常用cohesive單元或者cohesive接觸兩種方法進行膠合失效仿真，這兩種方式操作方法有所差別，但結果一般大同小異。
本例模型比較簡單，建模過程從略，使用靜態(tài)分析，使用cohesive單元時需要創(chuàng)建膠合元素的實體，通過賦予材料屬性的方式模擬結構的脫粘，創(chuàng)建如下：
設置單元類型為COH2D4：
對膠接面和膠體設置綁定約束，如下：
設置張開位移為6mm:
設置完成，求解，查看應力云圖如下：
同樣，對于使用接觸的方式定義膠接，設置接觸屬性如下：
其余條件保持不變，求解應力如下：
兩種方式力與位移關系對比如下：
展開 基于ABAQUS的橡膠懸置膠合件剛度仿真計算
橡膠懸置膠合件作為發(fā)動機懸置系統(tǒng)的重要組成部分，其靜態(tài)力學特性對汽車的操縱穩(wěn)定性起著重要作用，同時也是進行橡膠懸置動態(tài)特性預測的基礎。然而由于橡膠懸置復雜多變的結構形狀以及橡膠材料復雜的非線性特性，目前并沒有理想的模型或解析公式可以準確地描述其彈性特性與結構參數(shù)之間的關系，因而橡膠懸置的結構設計也沒有確定的方法，大多采用經(jīng)驗設計和試驗修正的方法。
本文將以一個懸置膠合件仿真的實例講解一下如何利用ABAQUS來獲取其三個方向的靜態(tài)特性。所用膠合件的數(shù)模圖如圖1所示。其設計圖紙上標注的三向剛度如表1所示，膠料硬度是邵氏50±5度。
圖1 膠合件結構
表1設計要求
1、 網(wǎng)格劃分
采用HYPERMESH對圖一懸置進行網(wǎng)格劃分到的有限元模型如圖2所示。
2、材料設置
把劃分好的網(wǎng)格導入ABAQUS中，設置其材料參數(shù)，由于不同本構模型對橡膠懸置膠合件剛度計算結果有一定的影響。結合何小靜，上官文斌發(fā)表的《橡膠隔振器靜態(tài)力－ 位移關系計算方法》一文的研究結果表明，Mooney-Rivlin 模型的計算精度最高，其相對誤差均小于10%，所以本文采用M-R模型進行計算。50度膠料的M-R材料常數(shù)C10=0.2969，C01=0.0584。
3、剛度求解
3.1求解X方向剛度
按表 1要求，做如下設置：在Z方向先預載8mm，再在X向加載500N。取值0~5.6mm,對X向靜剛度進行求解。
展開 在abaqus中添加自己的材料庫/abaqus建材料庫
輸入材料庫的名稱，選擇儲存位置，位于abaqus的數(shù)據(jù)定義的目錄下。
點擊OK，在上述的目錄下會生成MyMaterialLibrary.lib文件，同時界面中Library Materials增加了新定義的材料庫的總目錄。
5、
點擊add category ，可以分別添加concrete 和steel 的子目錄。
分別在子目錄下面可以點擊左箭頭，添加對應的材料。
6、
點擊rename可以重命名材料，點擊Tags可對每個具體的材料模型添加標簽說明。
7、完成定義后，點擊save changes。
展開 
史上最全abaqus免費材料庫及圖文教程，abaqus材料庫的添加，應用材料庫
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abaqus材料庫文檔①：一個叫星辰_北極星的人整理的 “_POLARIS基礎材料庫”
abaqus材料庫文檔②：包含ASTM、GB、EN和Catia V5四個標準
abaqus材料庫教程①：使用Python建立Abaqus材料庫
abaqus材料庫教程②：在abaqus中添加自己的材料庫
abaqus材料庫教程③：abaqus新建材料庫及abaqus安裝使用材料庫
abaqus材料庫教程④：abaqus材料庫常用材料參數(shù)設置
目前更新這么多，未來有其他材料庫相關干貨都會整合在這里，持續(xù)更新，歡迎收藏
展開 圖文教學：abaqus新建材料庫及abaqus安裝使用材料庫
如果需要再新加材料模型時，打開材料庫管理器，按上述操作繼續(xù)添加即可
abaqus安裝使用材料庫
有時候換了電腦，重裝系統(tǒng)還要想使用該材料庫怎么辦？這時侯只需要將剛才的到的lib文件放置到C:\SIMULIA\CAE\2019\win_b64\lib\abaqus_plugin中即可。重新打開軟件，即可在ABAQUS材料庫下調用。
本例我們打開收集到的兩個材料庫。復制兩個文件到對應的路徑中。
重新打開軟件（其實都不用重新打開，隨意切換下位置，再切換回來即可），即可在ABAQUS材料庫下調用。
文章來源：仿真與數(shù)值模擬
展開 Abaqus超彈性材料分析 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷下載
三、后處理
1、位移云圖
圖8 位移云圖
2、應力云圖
圖9 接觸定義
下載地址：Abaqus 分析用戶手冊材料卷
Abaqus在飛機復合材料中的應用 附abaqus官方復合材料教材下載
復合材料的應用
復合材料有許多特性：
? 制造工藝簡單
? 比強度高，比剛度大
? 具有靈活的可設計性
? 耐腐蝕，對疲勞不敏感
? 熱穩(wěn)定性能、高溫性能好
由于復合材料的上述優(yōu)點，在航空航天、汽車、船舶等領域，都有廣泛的應用。在下一代飛機設計中，復合材料的大量應用對分析技術提出新的挑戰(zhàn)。例如在某客機各種材料的使用狀況，其中復合材料的比例約為50%。
借助于多層殼、實體殼及實體單元可以建立復雜的復合材料模型，這些單元允許疊加各向同性或各向異性材料層，材料方向允許變化。Abaqus提供的失效準則有最大應變失效準則、最大應力失效準則和Tsai—Wu失效準則等，用戶也可以通過用戶子程序來定義自己的失效準則。Abaqus的復合材料功能特別適合于大量應用復合材料的新型飛行器。
Abaqus/CAE中復合材料的建模技術
在Abaqus/CAE中，有專門的復合材料設計模塊plyup。應用該模塊可對復合材料進行鋪層設計。對于每一個鋪層，可以選擇鋪層應用的區(qū)域、使用的材料、鋪層的鋪設角度、厚度等。對于鋪層較多的結構件，Abaqus/CAE提供了很方便的檢查手段，可顯示鋪層沿厚度方向將每一層分離展示，一目了然，這也是數(shù)字化設計的一大優(yōu)點。
后處理模塊中，可以顯示每一個鋪層厚度方向上的應力、位移、損傷云圖，也可以顯示復合材料厚度方向上變量的變化曲線。
復合材料建模模塊（CMA）
通常情況下，在進行仿真分析中，復合材料鋪層都是按照理想設計進行分析的。而在復合材料實際的加工制造過程中，纖維鋪層不可避免地會發(fā)生折疊、交錯，因此纖維的方向以及鋪層的厚度都會發(fā)生變化。如果再按照理想設計的復合材料鋪層去進行分析計算，就得不到真實結構的力學性能。
展開 abaqus材料庫怎么用?怎么加材料庫？附材料庫的安裝方法（百度云）
材料庫安裝：
解壓下載的壓縮包后，將lib文件放置到如下文件夾：
(1)C:\Users\Administrator（電腦名字）\abaqus_plugins
或者
(2)C:\SIMULIA\Abaqus\6.12-3\code\python\lib\abaqus_plugins
文件夾(1)感覺適用v6.12的版本，文件夾(2)適用于以下的版本，試一下就知道那個好用了，我的ABAQUS是2016的，用的是(1)。
重新打開ABAQUS后，就會得到如下圖所示的效果，左上角的Material Library，就會有不一樣的內容，雖然對于特定的材料有缺陷， 但是大部分情形下還是蠻方便的。
材料庫命名法則：
1、大類為英文標題，括號內為漢語拼音；
2、材料名稱由三部分組成：單位制+參數(shù)類型+材料名稱；
3、參數(shù)類型由六位有效數(shù)字組成，前到后六位分別表示：密度-彈性參數(shù)-塑性參數(shù)-熱膨脹系數(shù)-熱傳導系數(shù)-比熱；其中1表示包含某種材料屬性，0表示不包含某種材料屬性，3表示塑性包含強化部分；
自建材料庫：
在Property模塊中先定義一些自己想要保存的材料模型，然后進入Property模塊時, CAE界面左側常用于顯示模型樹的一欄中會出現(xiàn)材料庫MaterialLibrary。
點擊Material Library Manager，顯示如下界面：
如果你的ABAQUS已經(jīng)有材料庫，則直接點擊＜添加，然后點擊Save Changes保存。
展開 abaqus材料庫插件、材料庫修改、材料庫的調用
1概要
ABAQUS擁有強大的非線性處理能力，但是不提供材料庫，每次都需要去查找、并重復輸入，大大降低了工作效率，考慮到這一點，ABAQUS提供了材料庫接口，以*.lib文件形式進行存儲。
POLARIS_MAT_BASE是星辰-北極星團隊開發(fā)的一款基礎材料庫插件，共包含318種材料，主要涉及材料密度、彈性模量、塑性、熱膨脹系數(shù)、比熱、熱傳導率。參數(shù)由網(wǎng)絡資源轉換而來，避免不了可能存在的錯誤，還請查證后使用。如您發(fā)現(xiàn)錯誤，請及時提醒作者，避免錯誤進一步傳播。
2 ABAQUS材料庫使用
打開軟件后，進入Property模塊，左側將增加ABAQUS材料庫使用界面，如下圖所示：
3 POLARIS基礎材料庫
3.1 POLARIS_MAT_BASE基礎材料庫下載
ABAQUS材料庫插件_POLARIS_MAT_BASE.zip
3.2 文件說明
壓縮包共包含兩個lib文件，分布為：POLARIS_MAT_BASE_SI_m.lib和POLARIS_MAT_BASE_SI_mm.lib，分別表示國際_米制（Kg-m-s）和（T-mm-s）兩種單位制的材料，相互之間的轉換關系請查看：《有限元的單位》。
展開 ABAQUS材料屬性及材料庫 ￥100
常見的ABAQUS材料屬性及材料庫，添加至ABAQUS安裝目錄可直接添加各種材料的屬性，無需一步一步繁瑣的操作，可大大節(jié)約時間，提高效率。
Abaqus/Standard與Abaqus/Explicit的材料成型仿真模擬比較
圖2 成型分析的Abaqus有限元裝配模型
二、材料和網(wǎng)格的劃分
毛柸由高強鋼組成，定義其彈性模量與泊松比。由于毛柸在成型過程中，發(fā)生塑性變形。因此，需要定義材料的應力—應變曲線。在abaqus中輸入的應力應變是材料的真實應力和應變，而非材料試驗測得的工程應力應變曲線。關于材料的真實應力應變與工程應力應變曲線可以查閱相關資料獲取。在abaqus中，對于毛柸還要賦予材料的方向。主要是由于毛柸發(fā)生大變形后，為了查閱結果的方便，建立一個隨板材發(fā)生變形的坐標系，在材料的變形中這個材料坐標系隨著單元的變形而運動。
由于沖頭，夾具與沖模采用的是解析剛體，不需要劃分網(wǎng)格，因此本文中只需要對毛柸進行網(wǎng)格劃分。采用增強沙漏的縮減積分平面應變單元CPE4R進行網(wǎng)格的劃分。如圖3所示為成型分析的網(wǎng)格示意圖。
圖3成型分析的網(wǎng)格示意圖
三、定義接觸作用
在本文的模擬中，需要定義三個接觸，分別是沖頭與毛柸的接觸、毛柸與夾具的接觸、毛坯與沖模的接觸。下面分別做介紹。
沖頭與毛柸定義為面面接觸方式，主面選擇解析剛體，從面選擇毛柸。在abaqus/standard中，采用單純的主從接觸算法：即從面的節(jié)點不允許浸入主面的節(jié)點，而對主面的節(jié)點沒有進行限制。一般來說，從面和主面的選擇根據(jù)兩個原則：一是從面的網(wǎng)格劃分更加的精細；而是從面所在的材料更加的柔軟。因此，本文選擇毛柸為從面，而沖頭為主面。
在主面-從面的屬性中，有法向作用力和切向作用力。在法向接觸中，有多重形式的作用力類型：硬接觸、指數(shù)接觸、法向接觸。軟件默認的類型為硬接觸：當兩個面之間的間隙<0時，不存在法向作用力；而當兩個面之間的間隙>0時，存在法向作用力。法向作用力在兩個面之間是不連續(xù)、跳躍式的變化。本文選用默認的硬接觸類型。
展開 Abaqus材料庫常用材料參數(shù)設置
ABAQUS在模擬超彈性的時候，做出如下的假設：
材料行為時彈性；
材料行為時各向同性；
模擬將考慮幾何非線性；
另外，ABAQUS/Standard默認材料是不可壓縮的。ABAQUS/Explicit假設材料是接近不可壓縮的（默認的泊松比是0.475）。彈性泡沫是另一類高度非線性的彈性材料。他們與橡膠材料不同，當承受壓力載荷時，他們具有非常大的可壓縮性。在ABAQUS中，應用不同的材料模型來模擬他們。常用的有多項式模型、Ogden模型、Arruda-Boyce模型、Marlow模型和van der Waals模型等。
在ABAQUS中模擬超彈性材料時，通常使用材料的試驗數(shù)據(jù)。ABAQUS可以直接地接受試驗數(shù)據(jù)，并應用最小二乘法擬合出材料的參數(shù)曲線。ABAQUS能夠擬合下面的試驗數(shù)據(jù)：
單軸拉伸和壓縮
等雙軸拉伸和壓縮
平面拉伸和壓縮（純剪）
體積拉伸和壓縮
需要指出，對于超彈性材料的試驗數(shù)據(jù)必須作為名義應力和名義應變的值提供給ABAQUS。對超彈性材料的模擬，結果的質量強烈的依賴于所提供的材料試驗數(shù)據(jù)。
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文章來源：有限元在線
展開 abaqus模擬超材料三點彎分析 ￥9.9
分析三點彎結構抗彎性能的有限元模型長度 l 為 130mm(自己設置下)，其余三點彎結構尺寸參數(shù)及材料參數(shù)與 2.4.3 節(jié)中的面內側壓性能分析模型相同。三點彎有限元模型如圖 2-21 所示，包含兩個部分，分別是三點彎結構的有限元精細模型與進行三點彎加載的剛體壓頭。
圖3-1 三點彎結構有限元模型
圖3-2三點彎支撐點間距示意圖
Job1
Job2
Job3
Job4
模型類型
Job1
Job2
Job3
Job4
Job5
位移值
11.03
10.52
10.39
10.58
10.53
? 模型一是全部選用最差性能的BCC 陣列成50×5×5的梁。
? 模型二是根據(jù)文獻改進了單胞的排列方式 紅色區(qū)域是OCT 黃色區(qū)域是FCC 綠色是BCC。
對應每個模型的這個圖需要列出來，對應好
? 模型3是分層設計 第一層和第五層是OCT 第二層和第四層是FCC 中間一層是BCC
? 模型4是根據(jù)模型一的應力分布更改的單胞排布 模型一應力黃色和紅色的地方改成了OCT 其他受應力的地方換成了FCC
? 模型5是模型一的基礎上把所有有應力的地方都改成了FCC 沒有使用OCT
對比分析
可以看到模型一相較于其他模型的位移值較大，說明模型一的剛度較差，抵抗變形的能力較弱，分析其原因是由于組成其模型的單胞結果，其單胞使用為BCC單胞模型，其每個單胞的剛度較差，就導致整理的梁結果剛度較差，
在結果上分析，此模型為三點彎模型，上端受壓，下端受拉，單胞模型的排列規(guī)則對模型的強度，剛度以及穩(wěn)定性有較大的影響。
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(huán)境等的影響，材料的隨機分布是個普遍存在的現(xiàn)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(tài)分布或者weibull分布。正態(tài)分布可以通過Box-Muller算法實現(xiàn)。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(tài)分布隨機變量的一種方法。具體實現(xiàn)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(tài)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(tài)分布的隨機數(shù)，以下為部分代碼
Fortran中生成服從Weibull分布隨機數(shù)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(shù)。
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。
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