彈塑性本構(gòu)
關注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-09-01
彈塑性本構(gòu)的視頻教程
Abaqus材料模型-各向同性硬化彈塑性本構(gòu)
一、Abaqus各向同性硬化彈塑性本構(gòu)——理論知識：講解各向同性硬化彈塑性本構(gòu)的理論知識。
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Abaqus Umat視頻教程---隱式回映算法編寫彈塑性本構(gòu)
本次課程還是用mises本構(gòu)為例(當然這個算法也適用于別的彈塑性本構(gòu)），以回映算法為基礎，從fortran90的學習，到彈塑性本構(gòu)umat的編寫，最后到子程序的debug調(diào)試講解，讓初學者能夠快速理解并使用umat。有問題請聯(lián)系扣扣：1404028797
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鋼結(jié)構(gòu)S1 ABAQUS經(jīng)典金屬彈塑性本構(gòu)及模擬應用
ABAQUS經(jīng)典金屬彈塑性本構(gòu)及模擬應用 課程簡介： 本課程通過低碳鋼拉伸試驗及工字鋼梁低周往復模擬，詳細講解ABAQUS中經(jīng)典金屬彈塑性本構(gòu)計算及應用方法。 適用對象： ABAQUS入門學習者、ABAQUS鋼結(jié)構(gòu)模擬用戶、土木工程、結(jié)構(gòu)工程在校學生及從業(yè)人員。 模擬結(jié)果預覽： 購課提示： 購課后請登錄網(wǎng)頁版技術(shù)鄰，在課程下方下載課程相關資料。
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彈塑性本構(gòu)的實例教程
在寫彈塑性本構(gòu)之前，我對塑性流動是干嘛使的沒有直觀概念。寫的時候我才明白，由于只能先算出來等效塑性應變，沒有流動方向的話，就無法把它轉(zhuǎn)換到各個應變分量，不知道應變分量就無法計算應力。這玩意從數(shù)學上講，是一個轉(zhuǎn)換公式。
我們目前重工業(yè)上大部分的結(jié)構(gòu)材料還是金屬，盡管ABAQUS中有自帶的JC模型，但是如果要模擬更復雜的情況，學會寫彈塑性本構(gòu)就十分必要。
本期就給一個彈塑性VUMAT拉伸失效的案例，結(jié)合單元刪除技術(shù)，模擬結(jié)構(gòu)破壞過程。
本構(gòu)模型
采用經(jīng)典老演員JC模型描述本案例的彈塑性本構(gòu)：
為了模擬結(jié)構(gòu)破壞，采用如下準則判斷單元完全失效，滿足其一即可：
（1）材料Mises應力達到極限值；
（2）材料極限應變達到極限值。
子程序結(jié)構(gòu)
子程序的基本結(jié)構(gòu)如下：
1.初始化準備工作
程序首先進行初始化準備工作，讀入材料的彈性參數(shù)、強度參數(shù)、硬化參數(shù)以及應變率相關參數(shù)，然后構(gòu)建彈性剛度矩陣，為后續(xù)計算奠定基礎。
2.進入材料點循環(huán)
接下來進入材料點循環(huán)，對每個積分點逐一進行計算。對于每個材料點，程序首先讀取上一步的狀態(tài)變量，包括累積的等效塑性應變、應力狀態(tài)以及背應力等內(nèi)部變量。
3.失效判斷
程序隨后進行失效判斷，檢查材料是否滿足失效準則。判斷依據(jù)包括兩個方面：一是等效塑性應變是否超過極限應變閾值，二是等效應力是否達到破壞強度。一旦滿足任一失效條件，程序?qū)⒉牧蠘擞洖槭顟B(tài)，并大幅降低其剛度以模擬材料的承載能力喪失。
4.本構(gòu)響應計算階段
在本構(gòu)響應計算階段，程序考慮了應變率效應和材料硬化特性，更新當前的屈服應力。同時計算應力偏量，得到米塞斯等效應力和塑性流動方向，這些是判斷材料是否屈服的關鍵參數(shù)。
5.彈塑性判別
然后進行彈塑性判別。
展開 1）米塞斯模型為經(jīng)典的彈塑性本構(gòu)，主要用來模擬金屬材料在外荷載作用下的彈塑性行為
2）具體為金屬在各向均勻受壓狀態(tài)下不會產(chǎn)生塑性變形，只有在剪切作用下會發(fā)生塑性變形
3該Fortran代碼為Abaqus的外接子程序(user subroutine)，可用于學習最簡單的彈塑性本構(gòu)的編寫過程
米塞斯模型的適用范圍及屈服面形狀
所編寫米塞斯模型UMAT子程序
問題介紹
木材的本構(gòu)模型是采用連續(xù)體單元建模模擬木材彈塑性響應的基礎，然而木材復雜的力學性質(zhì)常常為其本構(gòu)模型的建立帶來困難。木材力學性質(zhì)的復雜性主要表現(xiàn)在：
不同方向的強度值和剛度值各不相同；
2. 同一方向的抗拉強度和抗壓強度之間存在差異；
3. 不同形式荷載作用下材料的響應不同，壓力作用下材料的表現(xiàn)以延性為主， 而拉力和剪力作用下材料的破壞呈脆性。
木材在復雜應力狀態(tài)下的彈塑性本構(gòu)模型。以經(jīng)典彈塑性力學為框架，該本構(gòu)模型建立在如下四個基本假設的基礎之上：
木材在彈性階段是理想的橫觀各向同性材料；
2. 材料的屈服符合簡化的 Hashin 屈服準則；
3. 材料在受拉和受剪屈服之前是理想線彈性的，屈服之后進入塑性流動階段；
4. 材料受壓初始屈服之前是理想線彈性的，屈服之后進入應變硬化階段，隨 著屈服面的轉(zhuǎn)移到達最終屈服面后進入完全的塑性流動。
二。子程序編寫流程
本工作室在三維hashing模型的基礎上，利用Abaqus軟件平臺，開發(fā)了完整的木材的彈塑性本構(gòu)umat子程序，包含木材完整的彈性、塑性、強化以及軟化階段。編寫子程序的流程如下：
三。結(jié)果驗證
通過如下圖的木材模型進行驗證：
該模型在受壓、受剪及受拉的工況下，應力應變曲線如下所示：
該子程序還有以下特征：
能計算靜力非線性
2. 收斂性好
3. 能計算復雜應力狀態(tài)
附件為本子程序參考的文獻，供大家學習探討~
2. 木材的力學性質(zhì)試驗研究及數(shù)值模擬方法.pdf
最后，大家有關于Abaqus二次開發(fā)的相關需求可以添加管理員扣扣：3045552826，微信：CAE320，同時也歡迎大家關注“320科技工作室”的微信公眾號，掃一掃二維碼即可關注~~
展開 1 本構(gòu)理論
本文講解如何將三維的率無關彈塑性理論應用到平面應力問題中。對于平面應變和軸對稱問題，由于是相應的應變分量為0，因為可以直接使用三維的本構(gòu)，只需將相應的應變分量設為0作為本構(gòu)的輸入即可。然后，對于平面應力問題，是相應的應力分量為0，由于本構(gòu)是由應變驅(qū)動求得對應的應力，相應應力分量為0相當于對系統(tǒng)施加了相應的約束，因此三維的本構(gòu)理論不可直接應用于平面應力問題中，需要將相應的約束考慮其中進行求解。
1.1 平面應力理論
對于線彈性情況，由三維本構(gòu)方程推導平面應力方程如下：
1.2 應力更新算法
采用一種嵌套迭代的方法進行應力更新。我們將平面外應變?nèi)匀蛔鳛?em>本構(gòu)的輸入，此時可調(diào)用三維的本構(gòu)方程，得到對應的應力。如果得到的平面外應力不為0，則使用牛頓迭代法對平面外應變進行更新，持續(xù)此過程，直至滿足平面應力假設。
展開 彈塑性本構(gòu)關系的部分推導【樣版】
彈塑性本構(gòu)的相關專題、標簽、搜索
彈塑性本構(gòu)的最新內(nèi)容
<p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(15, 17, 21);">本資源包含一份 PDF 文檔和可直接編譯運行的 Fortran UMAT 代碼，具體內(nèi)容為：</span></p><p class="ql-align-justify">理想彈塑性本構(gòu) + 隱式積分 + 徑向返回</p><p class="ql-align-justify
那時候?qū)?em>彈塑性本構(gòu)，對我理解子程序以及ABAQUS邏輯，起到了非常重要的作用。我的體會是，學寫子程序，應該先寫彈性，接著就寫彈塑性，這樣才能打好基礎。像我當時屬于是回頭補課。
在寫彈塑性本構(gòu)之前，我對塑性流動是干嘛使的沒有直觀概念。寫的時候我才明白，由于只能先算出來等效塑性應變，沒有流動方向的話，就無法把它轉(zhuǎn)換到各個應變分量，不知道應變分量就無法計算應力。
</p><p>將漸進損傷方法與葉片材料彈塑性本構(gòu)相結(jié)合，在ABAQUS UMAT子程序中進行材料本構(gòu)的定義，UMAT子程序[2]邏輯如下圖所示。
1 vumat與umat的區(qū)別
從程序?qū)崿F(xiàn)的角度，我們重點關注以下幾點區(qū)別：
? vumat不需要輸出一致性切線剛度矩陣
? vumat中應力應變存儲順序與umat不同
? vumat中存儲的應變值為張量應變值，而umat中為工程應變
? vumat的應力和狀態(tài)變量的更新方式不同，其分為old和new兩個數(shù)組
Abaqus/Explicit在啟動計算前，會進行數(shù)據(jù)檢查
參考文獻:《A computational procedure for rate-independent crystal plasticity》
文章doi：10.1016/j.tws.2024.112610
在速率無關晶體塑性中，長期懸而未決的三件事：(i) 如何判定哪些滑移系“活動”；(ii) 活動滑移系上的剪切增量是多少；(iii) 多滑移導致的非唯一性如何穩(wěn)定、唯一地求解。作者提出一個穩(wěn)健
ABAQUS中UMAT中的循環(huán)塑性模型，包含非線性各向同性強化彈塑性、線性各向同性強化彈塑性、線性隨動強化彈塑性模型，包含CAE文件、UMAT文件等。
重新使用彈塑性材料本構(gòu)模型進行計算又費時費力，那么如何將首次計算的彈性應力結(jié)果進行理論換算初步估計結(jié)構(gòu)在該部位的彈塑性應力值呢？
解決方法：
借助Neuber法則，線彈性應力可以相應地轉(zhuǎn)換為彈塑性應力。
Nbuber法則的定義是應力和應變的乘積始終恒定：應力×應變=常數(shù)。
在雙折線材料本構(gòu)模型基礎上，利用Neuber法則，修正彈塑性應力值。
<p class="ql-align-justify">本內(nèi)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);"
<p>本課程為分享課B1—基于GB50010-2010規(guī)范的混凝土塑性損傷本構(gòu)模型（表格與小程序），主要分享給從事鋼管混凝土、混凝土結(jié)構(gòu)研究的學生，科研工作者。</p><div contenteditable="false" width="100%"><figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202412/attachment
插件生成RVE模型的自由網(wǎng)格如圖：
雙層網(wǎng)格用于生曾周期性邊界：
使用Abaqus內(nèi)置的普通彈塑性本構(gòu)，施加20%的變形模擬的多孔模型變形（拉伸）后的位移和應力分布分別如圖所示。
相關插件下載鏈接：
https://github.com/YB-LIM/SpheroPAK3D
另外插件也上傳了知識星球，需要討論交流可以加入知識星球。
