ansys損傷模型的案例
GTN損傷及修正GTN損傷模型VUMAT子程序
GTN模型損傷子程序
修正GTN模型VUMAT子程序
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ABAQUS混凝土損傷塑性模型損傷因子對本構(gòu)關(guān)系影響 附c40~c45混凝土損傷因子ABAQUS輸入
但是ABAQUS塑性損傷模型除了能模擬單調(diào)加載的混凝土行為外，更重要的功能就是模擬循環(huán)、動態(tài)荷載下的混凝土反應(yīng)，在結(jié)構(gòu)的抗震性能分析能起到很好的作用。
在動荷載作用下，混凝土在受力過程中拉伸和壓縮都會產(chǎn)生損傷造成的裂縫開展，從而導(dǎo)致材料剛度退化。CDP 模型就假定混凝土材料主要因?yàn)槔扉_裂和壓縮破碎而破壞，拉伸和壓縮采用不同的損傷因子來描述這種剛度退化，詳見圖 1、圖 2。
圖中E0是材料初始未受損的彈性剛度。損傷變量dc和dt分別為壓縮和拉伸條件下的損傷因子，表示彈性剛度的退化。損傷后的彈性模量為（1-dc）E0，或（1-dt）E0。損傷因子dc或dt=0時表示沒有損傷，dc或dt=1時表示材料失去強(qiáng)度。
那么混凝土的塑性損傷本構(gòu)模型中的損傷因子到底對混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線有什么影響呢？讓我們采用100mm*100mm*300mm的混凝土棱柱體模型來做個測試看一下。
依然采用C110級混凝土的本構(gòu)關(guān)系，混凝土的屈服應(yīng)力和非彈性應(yīng)變表格如下。子選項(xiàng)中損傷參數(shù)和非彈性應(yīng)變關(guān)系的表格也在圖中給出。
但是注意上圖中紅色框部分默認(rèn)是不填的，即下圖中的混凝土壓縮損傷——拉伸恢復(fù)因子wt，混凝土拉伸損傷——壓縮復(fù)原因子wc，默認(rèn)是不填的。
因?yàn)镃DP模型假定混凝土從拉伸到壓縮時裂縫會閉合，剛度會恢復(fù)；從壓縮到拉伸時裂縫仍然存在，剛度不會恢復(fù)。因此在ABAQUS中不填的話默認(rèn)wt(拉伸剛度恢復(fù)因子)=0，wc(壓縮剛性恢復(fù)因子)=1.
下圖為損傷因子和剛度恢復(fù)因子在混凝土載荷循環(huán)中對混凝土本構(gòu)模型的影響。
展開 基于塑性損傷模型（CDP）FRP約束混凝土ABAQUS有限元模型 ￥12.99
本模型為基于CDP的FRP約束混凝土ABAQUS有限元模型
1. 在部件的建立上，使用殼體模擬FRP，實(shí)體模擬混凝土
2. 在材料屬性上，混凝土采用CDP模型，基于混規(guī)。FRP材料的單層板模型，并且采用常規(guī)殼方式進(jìn)行鋪層，自定義了“離散”坐標(biāo)系。
3. 在分析部上，打開幾何非線性，輸出參考點(diǎn)RP-1的力和位移。
4. 在相互作用上，將加載力的平面耦合到參考點(diǎn)RP-1上，并將FRP與混凝土進(jìn)行綁定
5. 在荷載上，對混凝土底端進(jìn)行完全固定，限制上表面除了U3方向其他方向的位移。給予U3方向一定位移，采用位移加載。
6. 在網(wǎng)格部分，混凝土采用C3D8R，F(xiàn)RP采用S4R。
得到模型后，可以根據(jù)FRP層數(shù)、材料屬性進(jìn)行修改，根據(jù)混凝土實(shí)際強(qiáng)度進(jìn)行修改，輸出應(yīng)力應(yīng)變曲線或者其他需要的部分即可
以下為模型的CAE文件：
展開 【螺栓斷裂】Abaqus韌性損傷與剪切損傷準(zhǔn)則---{ 問題答疑 +工程案例 + 模型文件 } ￥99.9
圖6-案例圖示
圖7-材料參數(shù)-彈塑性+韌性損傷+剪切損傷+損傷演化
計(jì)算結(jié)果：
圖8-工況1應(yīng)力云圖
圖9-工況1等效塑性應(yīng)變云圖
圖10-工況2應(yīng)力云圖
圖11-工況2等效塑性應(yīng)變云圖
····································模型文件····································
付費(fèi)部分提供螺栓失效工程案例的2個inp文件（工況1、工況2）。
huang晶體塑性umat耦合Johnson-cook 損傷模型，實(shí)現(xiàn)晶體材料彈-塑-損傷模擬分析
Johnson-cook 損傷起始準(zhǔn)則是延性損傷準(zhǔn)則模型的一個特例，用于預(yù)測延性金屬中孔洞的形核、生長和聚結(jié)導(dǎo)致的損傷起始。該模型假設(shè)損傷開始時的等效塑性應(yīng)變是應(yīng)力三軸性和應(yīng)變率的函數(shù)。同時可以考慮溫度的影響。
包含的材料參數(shù)有：
失效相關(guān)參數(shù)：d1-d5。
ABAQUS UMAT-混凝土受拉狀態(tài)下塑性損傷模型的簡單實(shí)現(xiàn) ￥600
本構(gòu)模型的實(shí)現(xiàn)算法摘抄自DeBorst的書籍《Nonlinear Finite Element Analysis of Solids and Structures》，基本如下：
為了簡化模型，筆者將書中損傷部分做了簡化，不再采用損傷屈服面進(jìn)行判定。損傷影子w的計(jì)算直接由塑性等效應(yīng)變確定。
在ABAQUS中建立100*100*100的立方體塊，試件的底部固定，頂部反復(fù)加載-卸載，通過UMAT得到的模擬結(jié)果如下：
ABAQUS UMAT - 混凝土塑性損傷模型的實(shí)現(xiàn) ￥1500
混凝土塑性損傷模型在工程上應(yīng)用較為廣泛，同類型的本構(gòu)模型多內(nèi)置于各類仿真軟件中，供用戶模擬混凝土結(jié)構(gòu)的破壞和受力情況。本文根據(jù)Peter Grassl 和 Milan Jira′sek 2006年的文章《Damage-plastic model for concrete failure》進(jìn)行本構(gòu)模型代碼復(fù)現(xiàn)，并對文中的模型進(jìn)行了一些簡化。
UMAT代碼和INPUT文件見付費(fèi)內(nèi)容
金屬韌性損傷材料失效模型應(yīng)用實(shí)例-Abaqus/Explicit鋼制管狀結(jié)構(gòu)多工況沖擊損傷失效分析 ￥49.9
在常溫狀態(tài)下，大多數(shù)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(jìn)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(jīng)歷彈塑性階段后達(dá)到損傷起始點(diǎn)a，繼續(xù)承載，損傷后的材料剛度折減，出現(xiàn)軟化，直到損傷參數(shù)D=1時，材料剛度退化為0，單元刪除。
韌性材料損傷漸進(jìn)失效模型
工程案例：
鋼制管狀結(jié)構(gòu)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(zhì)量5kg，速度100m/s，桶厚5mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度100m/s，桶厚5mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度200m/s，桶厚5mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度300m/s，桶厚5mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度400m/s，桶厚5mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度500m/s，桶厚5mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度500m/s，桶厚20mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度400m/s，桶厚50mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度500m/s，桶厚50mm;
付費(fèi)部分為鋼制管狀結(jié)構(gòu)多工況沖擊損傷失效分析案例的9種工況共計(jì)9個inp文件壓縮包+CAE 源文件壓縮包。
展開 ABAQUS混凝土塑性損傷模型（CDP模型）excle簡便 ￥20
本excle簡捷易懂，只需在excle表中更改彈模以及軸心抗壓強(qiáng)度自動生成數(shù)據(jù)，表中列出了公式以及只需要輸入ABAQUS中的數(shù)據(jù)，十分容易上手
comsol模型-裂隙多孔介質(zhì)流固耦合-損傷模型（lei qinghua) ￥360
裂隙多孔介質(zhì)流固耦合-損傷模型
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混凝土塑性損傷CDP模型的幾個問題 附2010規(guī)范用C50混凝土損傷塑性本構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)下載
【圖二】
單軸壓縮模型（左側(cè)）、選擇平面應(yīng)變單元，對比CDP模型中損傷的影響。
結(jié)論：
當(dāng)模型損傷較小時，兩條曲線基本重合，但隨著應(yīng)變增加，損傷逐漸增大，會降低材料的模量，對于平面應(yīng)變模型，模量會在一定程度上降低材料的側(cè)限壓力，因此會降低一部分殘余強(qiáng)度。如果這樣的差異可以接受，那么可以不定義損傷，因?yàn)檫@樣可以極大增強(qiáng)模型的收斂性，降低計(jì)算成本。
【圖三】
單軸壓縮模型（左側(cè)）、選擇平面應(yīng)變單元，對比幾何非線性對結(jié)果的影響。
注意：這里對比的是加載點(diǎn)的位移-反力曲線，很多小伙伴會提取模型外力，然后除以初始橫截面積，這個應(yīng)力是名義應(yīng)力，拿這個和輸入的材料參數(shù)（真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線）進(jìn)行對比，是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹．?dāng)然，如果模型沒有定義幾何非線性（Negeom=No）時，模型輸出的名義應(yīng)力=真實(shí)應(yīng)力。
【圖四】
帶圍壓的壓縮模型（右側(cè)）、選擇平面應(yīng)變單元，對比模型圍壓的影響。
曾經(jīng)在課程中說過CDP的本構(gòu)模型，重點(diǎn)提到了本構(gòu)的靜水壓力相關(guān)性，但并沒有給出直觀的對比曲線，所以大家印象不深刻，還是會提出諸如：為什么單元應(yīng)力比定義的屈服強(qiáng)度還大的問題。
結(jié)論：
該模型每增加2MPa圍壓，混凝土強(qiáng)度增加近10MPa，因此圍壓對CDP材料的屈服強(qiáng)度有極大影響。在復(fù)雜的工況作用下，單元往往都會受到周邊混凝土或鋼筋的限制，因此超過單軸抗壓強(qiáng)度也就不足為怪了。
正因?yàn)镃DP模型對圍壓極其敏感，很多小伙伴會發(fā)現(xiàn)單元的應(yīng)力應(yīng)變曲線在后期會出現(xiàn)增大的現(xiàn)象，為了印證這一點(diǎn)，大家可以查看單元應(yīng)力輸出中的Pressure組合量的變化趨勢。
不知道大家是否能回答最開始的那幾個問題了？
展開 
混凝土塑性損傷模型 ￥5.99
<p>混凝土塑性損傷模型是基于拉、壓各向同性塑性的連續(xù)線性損傷模型，用于描述混凝土的非線性行為。采用通用有限元分析軟件ABAQUS/Standard分析，在此軟件中的混凝土塑性損傷模型具有以下特點(diǎn)：</p><p>1. 適于各種單元（梁、桿、殼、實(shí)體）的混凝土或其他類似的脆性材料的模擬，用于殼元時，沿厚度方向的積分點(diǎn)數(shù)達(dá)到9個通常可以保證計(jì)算的準(zhǔn)確性；</p><p>2. 雖然它主要致力于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的分析，但可以用于素混凝土；</p><p>3. 可用“rebar”選項(xiàng)模擬混凝土中的鋼筋；</p><p>4. 適于低圍壓下混凝土單調(diào)、往復(fù)和動力荷載下的計(jì)算；</p><p>5. 是非相關(guān)多軸硬化塑性和各向同性線性損傷模型的綜合，用于描述由于混凝土斷裂引 起的不可恢復(fù)的損傷；</p><p>6. 允許循環(huán)加載過程中用戶對于剛度恢復(fù)進(jìn)行控制；</p><p>7. 可定義與應(yīng)變速率的相關(guān)性；</p><p>8. 應(yīng)用粘性系數(shù)修正，可提高軟化階段的收斂效率；</p><p>9. 要求材料的彈性行為應(yīng)為各向同性且為線性的。</p><h2>1 線性損傷模型與塑性模型</h2><p>本節(jié)簡要介紹構(gòu)成混凝土塑性損傷模型的線性損傷模型與塑性模型(Hibbitt等，2003)。</p><h2>1.1 線性損傷模型</h2><p>混凝土塑性損傷模型包括混凝土受拉開裂和壓碎兩種破壞機(jī)制，分別由<span style="background-color: yellow;">等效拉壓塑性應(yīng)變</span>決定。單軸應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)?lt;span style="background-color: yellow;">應(yīng)力與塑性應(yīng)變</span>的曲線。
展開 Abaqus-之延性損傷模型
如果材料模型中沒有定義損傷，Abaqus 將持續(xù)依據(jù)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系評估結(jié)構(gòu)的行為。可以定義損傷初始化準(zhǔn)則和損傷演化準(zhǔn)則準(zhǔn)確地表示材料軟化階段的行為。本文將簡要介紹延性損傷模型的損傷初始化和演化的定義。
在 Abaqus 材料模型中引入損傷
下圖顯示了經(jīng)歷損傷的材料的應(yīng)力應(yīng)變行為。實(shí)線表示材料受損后的行為，而虛線表示沒有損傷時的材料響應(yīng)。當(dāng)應(yīng)力超過材料的極限拉伸強(qiáng)度（UTS）后，材料的逐漸退化是由于損傷引起的。在圖中，σy0 和 εpl0 是損傷啟動時的 UTS 和等效塑性應(yīng)變，εplf 是失效時的等效塑性應(yīng)變。在失效點(diǎn)處，總體損傷變量達(dá)到 D = 1 的值。這個總體的損傷變量 D 包括材料中發(fā)生的所有活動損傷機(jī)制的綜合效應(yīng)。損傷啟動時的 D 值為零，隨著材料完全破壞，它逐漸增加到 1。
要將損傷模型實(shí)現(xiàn)到有限元模擬中，必須考慮兩個方面。一是定義單元何時啟動損傷，另一個是在損傷啟動后單元中的應(yīng)力如何演化。這篇文章詳細(xì)介紹了韌性損傷模型的這兩個方面。
延性損傷準(zhǔn)則
這是一種基本的損傷模型，用于使用單軸試驗(yàn)數(shù)據(jù)定義金屬的斷裂。在韌性金屬中，斷裂是由孔洞的形成、擴(kuò)展和合并引起的。該損傷準(zhǔn)則可與狀態(tài)方程和不同的塑性模型（如Mises、Johnson-Cook、Drucker-Prager和Hill）一起在Abaqus中使用。
損傷初始化
該模型假設(shè)啟動損傷時的等效塑性應(yīng)變εplD是應(yīng)力三軸度和應(yīng)變率的函數(shù)。當(dāng)材料積分點(diǎn)滿足以下條件時，損傷啟動即發(fā)生。
這里，ωD是隨著材料中的塑性變形單調(diào)增加的狀態(tài)變量，η是應(yīng)力三軸度，而ε.pl是等效塑性應(yīng)變率。應(yīng)力三軸度的計(jì)算公式為：η=-P/q. 這里，p是應(yīng)力張量的靜水壓力，q是von Mises等效應(yīng)力。不同加載模式的應(yīng)力三軸性值給出在下表中。
展開 基于ABAQUS的混凝土損傷本構(gòu)模型與LSDYNA的JHC本構(gòu)模型分析與研究
1問題引出的意義
在土木行業(yè)中，鋼筋混凝土框架仿真模型是一種有限元重要仿真分析模型，基于混凝土框架結(jié)果的模型和分析有助于我們更好了解實(shí)際生產(chǎn)中的混凝土框架結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)行為，諸如框架的彈塑性變形、框架的損傷甚至框架的破壞失效。我們知道一個有限元模型的準(zhǔn)確性與模擬材料的本構(gòu)模型選取之間具有不可分割的直接關(guān)系，那么就有必要對常見描述混凝土材料的本構(gòu)模型進(jìn)行對比分析，這也是本案例實(shí)施的意義所在。
2研究問題描述
基于上述對混凝土本構(gòu)模型的思考及筆者使用聯(lián)合仿真的經(jīng)驗(yàn)，對基于ABAQUS的非關(guān)聯(lián)流動法則混凝土損傷模型與基于ANSYS/LSDYNA軟件的JHC本構(gòu)模型進(jìn)行了理論上的分析，分別通過ABAQUS軟件建立了混凝土框架模型并使用對應(yīng)損傷模型、使用LSDYNA建立混凝土材料的JHC模型，最后對比觀察材料的損傷分布效果。
3混凝土損傷本構(gòu)模型分析
3.1基于ABAQUS的非關(guān)聯(lián)流動法則的混凝土損傷模型
在ABAQUS中，創(chuàng)建混凝土材料的本構(gòu)模型是通過工具箱中的create material命令進(jìn)行的。模型首先定義混凝土的基本彈性屬性，主要是彈性模量、泊松比、密度。之后再定義混凝土損傷塑性塑性，主要是膨脹角、塑性勢偏移量、雙軸受壓初始屈服應(yīng)力與單軸受壓初始屈服應(yīng)力比值、K值、黏度系數(shù)五個參數(shù)。這些參數(shù)通過查閱《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》均可以得到準(zhǔn)確的參數(shù)值。最后通過定義混凝土損傷系數(shù)完成整個混凝土本構(gòu)模型的建立，綜上，得出的混凝土材料的本構(gòu)參數(shù)如表1所示。本文以已經(jīng)建立的鋼筋混凝土框架模型為例，在ABAQUS中對其進(jìn)行混凝土材料本構(gòu)參數(shù)的操作如圖1所示。
展開 Comsol-深部、干熱巖儲層水力壓裂熱流固-損傷耦合模型 ￥300
模型簡介：
考慮熱流固-損傷耦合效應(yīng)，本案例建立了水力裂縫擴(kuò)展模型，假設(shè)材料楊氏模量和抗拉強(qiáng)度滿足weibull分布，邊界施加應(yīng)力條件，可運(yùn)用于如下場景：
1、干熱巖儲層壓裂，流體介質(zhì)可選擇水和二氧化碳，實(shí)現(xiàn)壓裂過程裂縫動態(tài)擴(kuò)展模擬；
2、干熱巖儲層采熱開發(fā)，分析熱流固-損傷耦合效應(yīng)對采熱的影響；
3、深部頁巖儲層壓裂，實(shí)現(xiàn)水和二氧化碳壓裂裂縫擴(kuò)展模擬；
4、其他熱流固耦合問題。
部分研究結(jié)果圖：
初始楊氏模量分布
損傷分布
壓力分布
溫度分布
參考文獻(xiàn)：
[1] Wei Zhang, Tian-kui Guo, Zhan-qing Qu, et al. Research of fracture initiation and propagation in HDR fracturing under thermal stress from meso-damage perspective. Energy, 2019, 178, 508-521
[2] Lin Wu, Zhengmeng Hou, Yachen Xie, et al. Fracture initiation and propagation of supercritical carbon dioxide fracturing in calcite-rich shale: A coupled thermal-hydraulic-mechanical-chemical simulation.
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