ansys中的塑性模型的案例
如何理解ANSYS彈塑性分析中的強化模型
昨天在整理文檔的時候，發(fā)現(xiàn)很早以前有朋友和我探討ANSYS中強化模型的意義問題，當(dāng)時我先把問題存在有道云筆記里，待有空的時候琢磨琢磨，結(jié)果后來竟然給忘記了，實在是不靠譜啊！那么既然如此，今天就把這個問題重新拿出來，聊一聊，不足的地方，還望各位同行補充。
先來回顧一些概念
什么時候才需要做彈塑性分析呢？線彈性分析階段就是應(yīng)力和應(yīng)變成正比唄，即應(yīng)力=應(yīng)變*彈性模量，卸載以后一切恢復(fù)原狀。一旦在達(dá)到材料的彈性極限后，繼續(xù)加載，使材料進(jìn)入塑性階段，此時再卸載就無法恢復(fù)原狀。
那么在這個過程當(dāng)中，構(gòu)件產(chǎn)生的總應(yīng)變就可以分為彈性應(yīng)變和塑性應(yīng)變兩部分，彈性應(yīng)變依然和應(yīng)力存在正比的關(guān)系，關(guān)鍵就是如何建立起來塑性應(yīng)變與由此產(chǎn)生的應(yīng)力之間的關(guān)系呢？這就需要引入塑性模型( Plasticity Models)了。
影響塑性應(yīng)變的因素有很多，如加載歷史(這就是為什么彈塑性分析要涉及到荷載步了)、溫度、應(yīng)力、應(yīng)變率，以及一些內(nèi)部因素，如材料的屈服強度、損傷等。
那么，塑性模型如何來描述塑性發(fā)展的過程呢？ANSYS用三個準(zhǔn)則來解決這個問題：
屈服準(zhǔn)則：加載過程中，一旦材料的等效應(yīng)力超過屈服應(yīng)力，程序判定進(jìn)入塑性狀態(tài)，這是解決一個從彈性到塑性的過渡點問題；
流動準(zhǔn)則：當(dāng)構(gòu)件發(fā)生塑性應(yīng)變時，流動準(zhǔn)則定義了應(yīng)變方向，也就是說，流動準(zhǔn)則可以描述在達(dá)到屈服后，在每一個荷載增量的作用下，塑性應(yīng)變的各個分量是如何發(fā)展的；
強化準(zhǔn)則：描述了初始屈服準(zhǔn)則隨著塑性應(yīng)變的增加是怎樣發(fā)展的。
關(guān)于“強化”，得多說幾句，當(dāng)材料經(jīng)過屈服階段的塑性變形后，卸載，再加載到屈服，新的屈服點要比原屈服點高一些。那第一次屈服點就對應(yīng)著“初始屈服準(zhǔn)則”，每一次的屈服都比上一次高一點，這個發(fā)展的過程就是強化。
展開 ABAQUS中UMAT中的經(jīng)典循環(huán)塑性本構(gòu)模型及相應(yīng)子程序代碼 ￥20
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。
Abaqus中最簡單的塑性斷裂模型
而Ls-dyna中MAT-24材料中的失效應(yīng)變用的FAIL，即失效應(yīng)變，如果想讓兩者一致，在Abaqus中只需指定Displacement at Failure為零，即開始損傷就定為失效。
另外，損傷演化一定要指定，否則整個失效模型無效，如圖中藍(lán)色的點線，沒有給定損傷演化，則材料按照給定的塑性參數(shù)計算響應(yīng)。
PEEQ=0.2971, Mises = 443
PEEQ=0.3265, Mises = 395 （材料開始軟化）
PEEQ=0.4929, Mises = 15.88
接近失效應(yīng)變（位移），下一幀單元失效，直接刪除。
展開 Abaqus中混凝土損傷塑性模型（CDP） ￥40
制作了一個計算混凝土受壓受拉本構(gòu)和損傷因子的Excel表格，包含
一、4種混凝土本構(gòu)計算方法
①10規(guī)范
②02規(guī)范（過鎮(zhèn)海模型）
③丁發(fā)興模型
④ConcreteD模型
二、3種損傷因子計算方法
①圖解法
②能量法
③規(guī)范法
三、鋼筋雙折線模型
四、Mander模型計算核心區(qū)混凝土
Excel部分截圖如下：
我做的Excel表格優(yōu)點有：
1、附帶公式，清晰明了，簡單易懂；
2、內(nèi)容全面，含各種混凝土及損傷因子的計算方法；
3、修改簡單，適用于各級混凝土，可操作性強。
需要的話可付費購買，下載Excel即可。
視頻地址如下：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14528
1、4種混凝土本構(gòu)計算方法及對比；
2、3種損傷因子計算方法及對比；
3、真實應(yīng)力、應(yīng)變與名義應(yīng)力、名義應(yīng)變之間的轉(zhuǎn)換；
4、本構(gòu)及損傷因子的選取與截斷。
注意，視頻和帖子價格不同。
如有不懂問題，加我微信YClarie問我即可。
若你不想購買，讓你少走彎路：給你提供學(xué)習(xí)的資料如下：
計算不難，編制Excel表格也不難！可自己嘗試
展開 
混凝土彈塑性損傷本構(gòu)模型在Abaqus中vumat子程序的實現(xiàn)
混凝土彈塑性本構(gòu)
混凝土的受力非線性行為同時包含微裂縫(微缺陷)和塑性流動這兩種微觀機制的影響，導(dǎo)致混凝土材料具有以如下顯著特征：
1)峰值應(yīng)力后存在不穩(wěn)定區(qū)域并伴隨明顯的剛度退化和強度軟化；
2)加卸載時的滯回特性：變形超過定的閥值后，混凝土完全卸載后存在著不可恢復(fù)變形；
3)有側(cè)限(如雙軸受壓應(yīng)力狀態(tài))時材料的強度和延性明顯增大；
4)由于拉應(yīng)力的影響，二維拉壓應(yīng)力下混凝土的受壓強度較一維抗壓強度低，即所謂的拉壓軟化效應(yīng)(vcccllio and Collins，1986)；
5)單邊效應(yīng)：受拉強度和受壓強度明顯不同；損傷特別是受拉時的損傷具有明顯的方向性：荷載反向后受拉裂縫閉合會導(dǎo)致混凝土的剛度恢復(fù)
二。vumat子程序的實現(xiàn)
本文作者根據(jù)上述本構(gòu)，參考如下的子程序編寫流程可以實現(xiàn)vumat子程序的編寫。
從而可以模擬混凝土的塑性損傷，結(jié)果如下所示：
結(jié)果表明，本文所編寫的子程序準(zhǔn)確有效。
參考文獻(xiàn)：
吳建營，《基于損傷能釋放率的混凝土彈塑性損傷本構(gòu)模型及其在結(jié)構(gòu)非線性分析中的應(yīng)用》
最后， 如果您有abaqus二次開發(fā)相關(guān)需求或者擅長某一領(lǐng)域，都可以加入通過公眾號聯(lián)系我們~~
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展開 【免費】ABAQUS中纖維增強水泥基復(fù)合材料/混凝土/SHCC/ECC/FRC的損傷塑性模型
近年來，SHCC/ECC的理論研究以及工程應(yīng)用不斷增加，尤其是在其優(yōu)越的拉伸性能和在抗震結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。如俞可權(quán)等將PE纖維配置了超高性能工程水泥復(fù)合材料，其抗壓強度約為120 MPa，抗拉強度高達(dá)12 MPa，拉伸應(yīng)變能力超過8％。本貼介紹纖維增強混凝土（SHCC/ECC/FRC）的損傷塑性模型，分為四個部分，首先介紹真實應(yīng)力和真實應(yīng)變的轉(zhuǎn)換，然后介紹SHCC/ECC/FRC的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，再介紹SHCC/ECC/FRC的損傷塑性模型，最后進(jìn)行四點彎曲梁的累加循環(huán)仿真計算。
1. ABAQUS中真實應(yīng)力與真實應(yīng)變
ABAQUS中必須用真實應(yīng)力和真實應(yīng)變來定義塑性。而大多數(shù)實驗（單軸拉伸、單軸壓縮等）得到的是名義應(yīng)力和名義應(yīng)變。故必須將實驗得到的名義應(yīng)力和名義應(yīng)變轉(zhuǎn)換為真實應(yīng)力和真實應(yīng)變，從而得到ABAQUS中需要的材料參數(shù)。
考慮塑性變形的不可壓縮性，真實應(yīng)力與名義應(yīng)力間的關(guān)系:
得到：
令
可以得到真實應(yīng)力與名義應(yīng)力、名義應(yīng)變的關(guān)系：
真實應(yīng)變與名義應(yīng)變的關(guān)系：
2. SHCC/ECC/FRC的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系
SHCC/ECC在單軸拉伸時呈現(xiàn)應(yīng)變硬化現(xiàn)象，其簡化的本構(gòu)關(guān)系較為常見的有兩種：理想彈塑性模型和線性強化彈塑性模型。在本帖中，采用線性強化彈塑性模型。
SHCC/ECC簡化的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線，包括3個階段:
SHCC/ECC簡化的壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線
3.
展開 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)彈塑性分析在ANSYS 中的實現(xiàn)
摘 要 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代土木工程中最常用的結(jié)構(gòu)形式。本文針對運用ANSYS 進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)
構(gòu)的彈塑性分析，通過與理論解比較，依據(jù)分析對象的結(jié)構(gòu)層次（結(jié)構(gòu)、構(gòu)件）、分析類型（靜
力單調(diào)加載、反復(fù)加載）、荷載水平（線彈性、彈塑性），討論了單元類型、材料模型及模型參
數(shù)的選取，必要時甚至采用UPF 等二次開發(fā)工具進(jìn)行分析。分析表明，合理的模型可以得到令
人滿意的結(jié)果。
關(guān)鍵詞 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 彈塑性 ANSYS不錯！
附件地址：http://download.caenet.cn/ShowInfoDetail.aspx?ID=7957
展開 如何在ANSYS WORKBENCH中關(guān)聯(lián)幾何模型和有限元模型
我們都知道，通過諸如HPERMESH這樣的有限元網(wǎng)格劃分軟件得到的模型，在傳入ANSYS以后，只包含節(jié)點和單元信息。但是當(dāng)我們在WB中使用模型操作時，有時候需要選擇幾何特征，如在圓孔面上施加圓柱支撐，而此時對象只有單元節(jié)點信息，并無體面線的幾何信息，該怎么辦呢？
顯然，處理此問題的有效途徑，在于把有限元模型與該有限元模型對應(yīng)的幾何模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)，再一起導(dǎo)入到MECHANICAL中進(jìn)行分析，則既能夠既享受HYPERMESH的網(wǎng)格劃分的樂趣，又能充分享受對于幾何體設(shè)置邊界條件的便利了。ANSYS WORKBENCH提供了這種功能，下面舉一個例子，說明如何在ANSYS WORKBENCH中關(guān)聯(lián)有限元模型和對應(yīng)的幾何體，從而滿足上述要求。
幾何模型如下圖。該模型在DM中創(chuàng)建，在meshing中劃分網(wǎng)格，再導(dǎo)入到ANSYS 的WORKBENCH中的finite modeler中關(guān)聯(lián)幾何體，最后進(jìn)入到MECHANICAL中分析。下面說明其主要過程。
1. 創(chuàng)建幾何模型
使用任何一款三維建模軟件創(chuàng)建下圖的模型，注意單位用mm.然后導(dǎo)出為geom.stp.
2. 創(chuàng)建有限元模型
使用常用的有限元網(wǎng)格劃分軟件導(dǎo)入上述模型，得到有限元模型。
3. 使用finite element modeler打開有限元模型
進(jìn)入WORKBENCH，使用finite element modeler打開第二步創(chuàng)建的有限元模型如下
4.創(chuàng)建新的工作幾何體
首先創(chuàng)建新的工作幾何體
指明該幾何體的位置，就是第一步所導(dǎo)出的幾何模型文件
右鍵單擊該新的工作幾何體，并選擇“generate”
則樹形大綱結(jié)果如下
這是主窗口中得到的工作幾何體。
展開 ABAQUS混凝土損傷塑性模型-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中C50混凝土-彈模34400Mpa-損傷因子計算及EXCEL
這是我自己計算的2010規(guī)范中ABAQUS混凝土損傷塑性模型-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中C50混凝土-彈模34400Mpa-損傷因子計算及EXCEL
首先用自己的數(shù)據(jù)計算2010規(guī)范中規(guī)定的混凝土本構(gòu)關(guān)系
然后借助文件夾中02版規(guī)范的方法，計算損傷因子。
以后還會有詳細(xì)計算方法，此數(shù)據(jù)僅供參考。
2010規(guī)范用C50混凝土損傷塑性本構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)-彈模34400MPa-帶損傷因子-自己數(shù)據(jù)計算得出.rar
如何在ANSYS中擬合橡膠材料曲線？ 附Ansys橡膠材料的粘彈性本構(gòu)模型下載
STEP 1：選擇材料庫中hyperelastic experiment data 選擇要輸入的材料曲線類型，例如單軸測試數(shù)據(jù)、雙軸測試數(shù)據(jù)、剪切測試數(shù)據(jù)。可只輸入一種或者兩種，或者三種都輸入。數(shù)據(jù)越多，擬合數(shù)據(jù)材料性能越接近實驗材料性能，當(dāng)然也和仿真關(guān)注的材料行為有關(guān)。
STEP 2：在材料曲線表格里輸入或者直接粘貼材料曲線數(shù)據(jù)，注意是工程材料曲線。
STEP 3：從hyperelastic模型本構(gòu)中拖動需要擬合的材料本構(gòu)模型到材料中，此時可以在材料橡膠本構(gòu)模型中發(fā)現(xiàn)curve fitting選項。
STEP 4：右鍵curve fitting，選擇solve curve fit，擬合好后，然后選擇copy calculated values to property，擬合參數(shù)便復(fù)制到定義的橡膠本構(gòu)模型中了。另外，擬合的曲線和實驗曲線均會在圖片中顯示出來，可以對比其重合度，測試哪種本構(gòu)更適合。
下載地址：Ansys橡膠材料的粘彈性本構(gòu)模型
展開 如何在ANSYS中擬合橡膠材料曲線？ 附Ansys橡膠材料的粘彈性本構(gòu)模型下載
STEP 1：選擇材料庫中hyperelastic experiment data 選擇要輸入的材料曲線類型，例如單軸測試數(shù)據(jù)、雙軸測試數(shù)據(jù)、剪切測試數(shù)據(jù)。可只輸入一種或者兩種，或者三種都輸入。數(shù)據(jù)越多，擬合數(shù)據(jù)材料性能越接近實驗材料性能，當(dāng)然也和仿真關(guān)注的材料行為有關(guān)。
STEP 2：在材料曲線表格里輸入或者直接粘貼材料曲線數(shù)據(jù)，注意是工程材料曲線。
STEP 3：從hyperelastic模型本構(gòu)中拖動需要擬合的材料本構(gòu)模型到材料中，此時可以在材料橡膠本構(gòu)模型中發(fā)現(xiàn)curve fitting選項。
STEP 4：右鍵curve fitting，選擇solve curve fit，擬合好后，然后選擇copy calculated values to property，擬合參數(shù)便復(fù)制到定義的橡膠本構(gòu)模型中了。另外，擬合的曲線和實驗曲線均會在圖片中顯示出來，可以對比其重合度，測試哪種本構(gòu)更適合。
下載地址：Ansys橡膠材料的粘彈性本構(gòu)模型
展開 
如何ANSYS的APDL中的模型導(dǎo)入HyperMesh ￥2
考慮到APDL中網(wǎng)格劃分功能并不是十分完善，需要借助HyperMesh軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分。那么如何將模型從ANSYS的APDL中導(dǎo)入到HyperMesh中呢
ANSYS的APDL中如何旋轉(zhuǎn)模型 ￥1
也可參考此處鏈接：ansys中旋轉(zhuǎn)模型
最后是如何變回原始坐標(biāo)系？
仿真應(yīng)用 | Ansys HFSS 3D Layout中模型的導(dǎo)入和切割
Ansys HFSS 3D Layout可以導(dǎo)入外部的PCB文件進(jìn)行仿真，當(dāng)整個模型比較復(fù)雜的時候，為了提高仿真效率，會對PCB進(jìn)行切割，本文講述在Ansys HFSS 3D Layout中導(dǎo)入PCB及切割的方法。
1、導(dǎo)入Allegro版圖文件為例：點擊菜單File-Import-Cadence APD/Allegro/Sip，然后選中需要導(dǎo)入的.brd文件，點擊確定。
2、出現(xiàn)如下界面，選擇需要導(dǎo)入的網(wǎng)絡(luò)，其中Setup ports選項不用勾選，點擊OK。
3、接下來對導(dǎo)入的PCB進(jìn)行切割：點擊菜單Layout-Cutout，然后選擇需要保留的網(wǎng)絡(luò)。
4、一般來說，需要保留的信號網(wǎng)絡(luò)只需選中Include，要保留的電源地網(wǎng)絡(luò)需同時勾選Clip at extents。
5、點擊Auto Generate Extent，自動生成切割邊界。可以調(diào)整Expansion和Corner style來控制extent的大小和拐角形狀。
Extent的生成規(guī)則是，會將僅勾選了include網(wǎng)絡(luò)全部包含在內(nèi)，在上圖點擊OK后，會在Layout Edit界面上生成extent的形狀供查看和返回上一層界面，若沒有問題再次點擊OK，就會開始切割，切割后的PCB會保留所有僅勾選了include的網(wǎng)絡(luò)，和extent內(nèi)的電源地網(wǎng)絡(luò)，然后單獨生成一個Ansys HFSS 3D Layout Design。
6、除了按照net進(jìn)行切割，還可以按照指定區(qū)域進(jìn)行切割。點擊菜單Draw-Primitive-Rectangle，在要切割的區(qū)域繪制矩形，點擊Layout-Cutout，出現(xiàn)如下菜單，取消選擇Filter geometry by net，點擊OK。
展開 “糖葫蘆串”模型在ANSYS中的實現(xiàn)方法
"糖葫蘆串"模型也稱之為層間剪切模型，可能對不少的朋友來講并不陌生，他是建筑結(jié)構(gòu)抗震計算最重要的理論基礎(chǔ)，簡化示意圖如下：
對于一般的多高層房屋來講，我們在采用多自由度模型計算時，一般每層樓面及屋面可作為一個質(zhì)點，而樓面與樓面(或屋面)之間墻、柱的質(zhì)量則分別向上、向下集結(jié)到樓面及屋面質(zhì)點處，很多時候樓面假定面內(nèi)剛性，這就形成了層間剪切模型，也即經(jīng)常所說的“糖葫蘆串”模型。
那么我們?nèi)绾尾捎?em>ANSYS來模擬“糖葫蘆串”模型呢？
這里我們要用到兩個單元，一個是連接質(zhì)量點之間的單元，這里可以用梁單元，也可以用彈簧單元，水哥個人喜歡用彈簧單元combin14；第二個單元便是質(zhì)量單元mass21。
在具體建模過程中，需要注意三個方面：
一、分析類型為平面2D,因此質(zhì)量單元關(guān)鍵項應(yīng)設(shè)置為不考慮轉(zhuǎn)動慣量的2D質(zhì)量。
二、彈簧單元個人建議使用combin14,單元關(guān)鍵項應(yīng)設(shè)置為單方向。
三、由于僅僅考慮單方向，因此節(jié)點另一個方向的自由度需要約束。
下面以書中例題為例，簡要演示具體過程。例題來源于《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計》（第二版）李國強 李杰 蘇小卒編著，中國建筑工業(yè)出版社 。
題目如下：
ANSYS命令流如下：
finish
/clear
/prep7
m1=2$m2=1.5$m3=1
k1=1.8e3$k2=1.2e3$k3=0.6e3
r,1,m1$r,2,m2$r,3,m3
r,4,k1$r,5,k2$r,6,k3
!====================
et,1,combin14,,1
et,2,mass21,,,4
!
展開 