本構的案例
基于ABAQUS的混凝土損傷本構模型與LSDYNA的JHC本構模型分析與研究
本案例取值0.1。
3.Viscosity Parameter（黏度系數(shù)）是為了使材料模型在軟化階段更容易收斂，仍然保持0.1。
3.2基于ANSYS/LSDYNA的混凝土JHC損傷本構模型
對于混凝土材料的本構模型眾多學者進行了深入分析研究以期望獲得一個更加準確描述混凝土材料在壓縮拉伸等力學變化過程中的斷裂行為。除去上述本構損傷模型以外，還有一種專門用來描述混凝土材料的本構模型JHC本構模型。然而，Abaqus自帶的材料模型中并沒有JHC本構，其提供了內(nèi)置的子程序以供調(diào)用。為方便分析進行，本文借助LSDYAN平臺對該本構模型各參數(shù)含義進行分析以了解此種本構模型的優(yōu)勢之處，LSDYNA中對該JHC本構參數(shù)的定義界面如圖2所示。JHC本構模型是LSDYNA軟件材料庫中常用于模擬脆性材料的方程之一，尤其是方程中對材料的逐漸累積損傷的計算使得其能夠準確模擬脆性材料的大變形、高應變率效應問題。JHC本構包括應力應變模型、損傷失效模型、靜水壓力模型以及多項式狀態(tài)方程[1-2]。
圖2 LSDYNA中的JHC混凝土本構參數(shù)定義界面
JHC本構模型參數(shù)見本案例pdf
基于ABAQUS的混凝土損傷本構模型與LSDYNA的JHC本構模型比較分析.pdf
分析：基于上述JHC本構模型參數(shù)的含義理解與分析，參考陳建林教授對各個參數(shù)做出的試驗實際標定可以得出混凝土材料的各個JHC本構參數(shù)具體值如表1所示[3]，試驗中混凝土采用的素混凝土試件的質(zhì)量配比為：石膏：325#水泥：沙：水=0．1：0．9：3：0．5，所使用的砂粒粒徑不大于0.63 mm，成形后在振動臺上振動壓實，然后在自然環(huán)境下干燥養(yǎng)護7天。
展開 結構分析的常用本構關系（本構模型）
微信 leslie_wj
01 本構關系的定義
本構關系屬于材料的屬性，其實就是材料的應力應變關系，也就是內(nèi)力和變形的關系。
02 線彈性本構：彈性，并且應力和應變線性相關。
03 非線性彈性本構：彈性，應力和應變非線性相關。
04 理想彈塑性本構：彈性階段應力和應變線性相關，塑性階段應力保持不變。
05 線性強化彈塑性本構：彈性階段應力和應變線性相關，塑性階段應力和應變線性相關。
06 剛塑性本構：彈性可忽略。
鋼材二、三、四、五折線本構（附送鋼管混凝土本構） ￥5
【Abaqus本構】看視頻制作的鋼材的二折線、三折線、四折線、五折線本構。參考自文獻：鋼管混凝土局部受壓時的工作機理研究、鋼管混凝土結構三維非線性有限元分析和設計理論的研究、Finite element modelling of concrete-filled steel stub columns underaxial compression。紅色字體為手動輸入（屈服應力和楊氏模量）；鋼材塑性直接復制綠色填充區(qū)域即可。
2025/11/29：
今天上來一看有同學買了，所以我有興趣在原有文件基礎上，做了一些調(diào)整，可以讓大家更好的使用這個本構，主要做出了以下修改：
1??原有二折線本構的極限應變?nèi)〉貌桓撸疫@次改到了100倍的屈服應變。
2??原有的幾種本構取的點數(shù)太多了，其實不需要太多的點數(shù)，本構取點太多會導致模型計算量大，少取一些點對模型結果基本沒影響，abaqus軟件會自動在兩個點之間取插值。所以我給出了建議的取點，大家可以直接使用我建議的取點數(shù)就行。
3??好多人用五折線本構是用于鋼管混凝土的模型計算的，有鋼材本構而沒有混凝土本構還得麻煩大家去找混凝土的，所以我又附送了一個鋼管混凝土的混凝土的本構。
4??新增了參考文獻來源：
[1]劉威.鋼管混凝土局部受壓時的工作機理研究[D].福州大學,2005.
[2]盧明奇.鋼管混凝土結構三維非線性有限元分析和設計理論的研究[D].天津大學,2005.
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當我們用abaqus模擬沖擊動力學問題時，經(jīng)常會考慮使用Johson-Cook本構，而正確輸入材料本構的各參數(shù)，對我們的仿真結果意義重大，今天我們就來介紹下abaqus中JC本構的各參數(shù)識別問題。
Johnson-Cook塑性模型是一種具有硬化規(guī)律和速率依賴的解析形式的米塞斯塑性模型，主要適用于許多材料的高應變率變形模擬，包括大多數(shù)金屬。
通常用于絕熱瞬態(tài)動態(tài)模擬;與Abaqus/Explicit中的Johnson-Cook動態(tài)失效模型結合使用;Abaqus/Explicit中，可以結合拉伸破壞模型來模擬拉伸剝落或壓力斷口;可與漸進損傷和失效模型(漸進損傷和失效)結合使用，以指定不同的損傷起始準則和損傷演化規(guī)律，同時允許材料剛度的漸進退化和網(wǎng)格單元的移除;必須與線彈性材料模型(線性彈性行為)或狀態(tài)方程材料模型(狀態(tài)方程)結合使用。
下面是JC本構的一般表達式，該模型中主要確定A、B、n、C和m等參數(shù)。可以看到J-C本構的主體由三部分構成，分別表征了材料的應變硬化、應變速率硬化（強化）以及溫度軟化，可以概括為“兩硬一軟”。
A-參考應變率和參考溫度下的初始屈服應力，B和n-材料應變硬化模量和硬化指數(shù)，C-材料應變率強化參數(shù)，m-材料熱軟化指數(shù)。
查幫助文檔可以知道各參數(shù)含義如下：
當我們不考慮應變速率和溫度影響時，該表達式就簡化為下面的表達式：
如果我們確定了參數(shù)A、B和n，那么我們在abaqus中就能輸入相應的JC參數(shù)，重點來了！
展開 
Abaqus中陶瓷本構模型及其數(shù)值計算應用
Journal of Applied Physics, 2005, 97(9):5858-753.）
3種陶瓷本構模型參數(shù)保持不變，求解第3節(jié)中的工況。圖4為使用3種不同本構模型時棒材尾端點速度降情況。由圖可知，0.015ms左右棒材已經(jīng)穿透陶瓷板，速度基本保持不變，但陶瓷板使用JHB本構后棒材速度降約比其它兩種本構模型高150m/s，與DP和JH-2本構計算結果差別較大。
圖4 使用不同陶瓷本構模型時的棒材速度降
圖5為0.02ms時陶瓷板的破碎情況。使用DP本構的陶瓷板環(huán)裂不明顯，陶瓷錐明顯；使用JH-2本構的陶瓷板環(huán)裂明顯，陶瓷錐較為明顯；使用JH-2本構的陶瓷板無環(huán)裂和陶瓷錐出現(xiàn)，其主要原因是陶瓷單元過早刪除。
圖5 0.02ms時陶瓷板的破碎情況
4.2 分析與討論
由4.1節(jié)中數(shù)值計算結果可知，JHB本構模型的求解結果與另2種本構模型結果的存在明顯差異。其主要原因是不同本構模型定義陶瓷材料的損傷失效模型存在一定差異，造成了JHB本構模型單元失效快，棒材速度降低。而陶瓷本構的損傷段參數(shù)往往都是根據(jù)試驗擬合得出的，不能適應所有的工況，故調(diào)整JHB本構的損傷段參數(shù)，進行重新求解，結果如圖6所示。此時速度降基本與其它兩種本構模型一致，且陶瓷破碎出現(xiàn)陶瓷錐及環(huán)裂現(xiàn)象。
圖6 修正JHB損傷參數(shù)后的求解結果
根據(jù)3種本構模型的損傷失效公式可知，本質(zhì)上DP和JH-2本構是一種累積損傷失效模式，即理解為不同的損傷程度對應不同的應力壓力關系曲線，在損傷過程中對應的曲線是不斷產(chǎn)生變化的，變化的過程是連續(xù)函數(shù)；而JH-1和JHB本構模型在不同損傷程度時，僅對應兩種狀態(tài)，即完整和失效兩種狀態(tài)，類似數(shù)字電路中的0、1，是不連續(xù)的間斷函數(shù)。
JH本構模型本質(zhì)上是一種唯象本構模型，是通過觀察到的現(xiàn)象來確定公式形式、耦合參數(shù)的。
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約束混凝土本構，mander混凝土本構，自己做的箍筋約束方柱和圓柱本構模型，表格只要輸入相關參數(shù)，自動生成ABAQUS塑性損傷本構關系。
專業(yè) ABAQUS 材料本構模型，鋼混結構研究利器！
涵蓋的本構關系如下：
Attard無約束HPC本構【鋼柱—結構工程】
CEB修正混凝土動力強化本構【鋼柱—結構工程】
GB50010-2010—2024修訂混凝土本構【鋼柱—結構工程】
GB50010-2010無約束UHPC—2024修【鋼柱—結構工程】
ISO834升降溫曲線 鋼材熱工參數(shù) 混凝土熱工參數(shù)【鋼柱—結構工程】
Lie高溫下混凝土本構【鋼柱—結構工程】
Lin高溫后混凝土本構【鋼柱—結構工程】
Mander箍筋約束混凝土本構【鋼柱—結構工程】
Rassmussen不銹鋼本構【鋼柱—結構工程】
鄧宗才(高強)箍筋約束UHPC本構【鋼柱—結構工程】
高溫后鋼材本構【鋼柱—結構工程】
高溫下鋼材本構【鋼柱—結構工程】
韓林海鋼材五階段模型和二階段鋼材強化模型【鋼柱—結構工程】
韓林海鋼材五階段模型與動力強化本構【鋼柱—結構工程】
韓林海鋼管約束混凝土本構【鋼柱—結構工程】
黃宜良(高強)箍筋約束UHPC本構【鋼柱—結構工程】
李麗娟橡膠混凝土本構【鋼柱—結構工程】
劉威鋼管約束混凝土本構【鋼柱—結構工程】
馬亞峰無約束UHPC(PRC200)本構【鋼柱—結構工程】
沈濤無約束UHPC(RPC100)本構【鋼柱—結構工程】
陶忠鋼管約束混凝土本構【鋼柱—結構工程】
王伊鋼管約束陶瓷再生混凝土本構【鋼柱—結構工程】
肖建莊鋼管約束再生混凝土本構【鋼柱—結構工程】
肖建莊海水海砂再生混凝土本構【鋼柱—結構工程】
肖建莊再生混凝土本構【鋼柱—結構工程】
楊有福鋼管約束再生混凝土本構【鋼柱—結構工程】
圓端形鋼管約束混凝土本構【鋼柱—結構工程】
圓端形鋼管約束再生混凝土本構【鋼柱—結構工程】
粘結滑移GB50010-2010【鋼柱—結構工程】
趙秋紅鋼纖維-橡膠混凝土本構【鋼柱—結構工程】
鄭文忠高溫下預應力鋼鉸本構
展開 Abaqus橡膠本構模型選擇
圖
6
試驗數(shù)據(jù)本構模型識別
圖
7
選擇可能的本構模型
其中，圖7中Test setup項可以默認；后面一個是可能相關的本構模型，可以根據(jù)數(shù)據(jù)大體判斷勾選。然后點擊OK開始根據(jù)數(shù)據(jù)進行本構模型識別。
4、在計算完成之后，會出現(xiàn)兩種結果，如圖8~圖10所示。
圖
8
根據(jù)數(shù)據(jù)擬合的曲線
圖
9
不同本構模型的識別結果
1
圖
10
不同本構模型的識別結果
2
由圖8可知試驗數(shù)據(jù)與不同本構模型的曲線相似度，圖9和圖10可直接判斷哪個本構模型更合適，如圖9的unstable可能不如圖10的stable本構模型合適。
然后再回到圖4中，在strain energy potential中下拉選擇比較合適的本構模型即可。
三、其他說明
需要補充幾點說明：
1、當材料行為是不可壓縮（泊松比=0.5）或非常接近于不可壓縮（泊松比＞0.475）時，則不能用常規(guī)單元來模擬（平面應力情況除外），因為此時單元中的壓應力是不確定的；
2、如圖11所示，考慮均勻靜水壓力作用下的一個單元，材料若不可壓縮，則其體積在均勻壓力作用下并不改變，單元內(nèi)部的變形是非確定量，壓應力無法由單元內(nèi)部積分點處的應變得到，或者無法從節(jié)點位移得到節(jié)點力；
圖
11
承受靜水壓力下的單元
3、對于具有不可壓縮材料性質(zhì)的任何單元，一個純位移的數(shù)學公式是不確定的。Abaqus中采用雜交單元來處理，雜交單元包含一個可直接確定單元壓應力的附加自由度。
展開 材料的力學本構關系
材料的力學本構關系
本構關系，即應力張量與應變張量的關系。一般地，指將描述連續(xù)介質(zhì)變形的參量與描述內(nèi)力的參量聯(lián)系起來的一組關系式，又稱本構方程。本質(zhì)上說，就是物理關系，它是結構或者材料的宏觀力學性能的綜合反映。為了確定物體在外力作用下的響應，必須知道構成物體的材料所適用的本構關系。
中文名
材料的力學本構關系
本構關系
應力張量與應變張量
簡介
本構關系的表達式稱為本構方程。材料的力學本構關系一般是在實驗和經(jīng)驗的基礎上建立的，并通過實踐檢驗它們的適用性。另一方面，又發(fā)展了各本構關系都須遵循的基本原理，作為分析和判斷的依據(jù)，以保證本構關系理論的正確性。
分類
在本構關系中,材料的力學性質(zhì)是用應力-應變-時間關系來描述的。相應地,材料的力學本構關系分為與時間無關的和與時間有關的兩類。前者又可分為彈性（包括線性、非線性）和塑性（包括理想塑性、應變硬化、應變軟化）兩種，其中塑性本構關系常用增量的形式給出；后者又可分為無屈服的──粘彈性（包括線性、非線性）和有屈服的──粘塑性兩種。
以上這些本構關系還可以進一步組合，如組合成彈塑性本構關系、粘彈塑性本構關系等。
應用
材料的本構方程與力學中普遍適用的基本方程(如平衡方程或運動方程)一起組成完備的方程組，可以在一定的初始條件和邊界條件下求解，得出需求的未知量。材料本構關系定義材料的理想力學模型，如線性彈性本構關系定義線性彈性體，彈塑性本構關系定義彈塑性體。這些理想力學模型是不同力學分支（如彈性力學、塑性力學）的研究對象。事實上，力學的一些分支就是以材料本構關系區(qū)分的。
在水利工程中，常用的材料，如混凝土、巖石和土等，都有其相應的本構關系，可用于工程結構和地基的力學分析。其中用得較多的是線性彈性本構關系。它的數(shù)學表達式簡單，應用方便，又能反映這些材料的主要力學性質(zhì)。
展開 形狀記憶合金的本構模型及有限元仿真 ￥30
序言： SMA本構模型是對SMA在不同溫度下應力-應變關系的描述。不同于一般的工程材料，在不同環(huán)境下，SMA的力學性能差異很大，很難用一個統(tǒng)一的本構模型來表現(xiàn)其所有的力學行為。因此，需要根據(jù)SMA表現(xiàn)得主要力學特征，選擇合適的、精度高的本構模型來描述SMA。有針對性的開發(fā)SMA本構模型可以降低建模難度，提高計算精度和效率，易于工程推廣。為了利用ABAQUS對SMA進行三維的仿真分析，許多學者進行了UMAT編程，將SMA三維本構嵌入ABAQUS中，實現(xiàn)了對SMA構件的有限元分析。常用的仿真軟件ANSYS和ABAQUS中包含了SMA的本構模型，采用基于Auricchio的多線性簡化模型，能簡單仿真基本的超彈性性能，但無法模擬預應變以及復雜且精確的本構模型，于是許多學者對SMA的數(shù)值模型進行開發(fā)，如基于有限應變的Jaber三維SMA本構模型、Lagoudas的統(tǒng)一本構模型等等。本貼先介紹了SMA的形狀記憶效益和超彈性的相變與力學過程，然后采用分別采用ANSYS自帶本構、ABAQUS自帶本構、Jaber三維SMA本構模型的UMAT、Lagoudas統(tǒng)一本構模型的UMAT進行對比分析，最后針對不同仿真需求給出相應的SMA本構推薦。
SMA是一類智能合金，具有多種特殊的性能。SMA有兩種主要的相：一種是低溫和高應力下穩(wěn)定的馬氏體相，另一種是在高溫、低應力下穩(wěn)定的奧氏體相。奧氏體相是SMA的母相，一般具有立方晶體結構。馬氏體具有較低的有序晶體結構按照晶向的不同存在兩種形式：孿晶馬氏體和非孿晶馬氏體。圖1-1為Ni-Ti SMA不同相的晶體結構示意圖，圖中的紅點表示Ni原子，白點表示Ti原子。SMA的主要特征是馬氏體與奧氏體之間的可逆相變，稱為馬氏體相變，這是由于剪切位移而改變晶體結構的切變型相變。這種相變可以由溫度誘導，稱為形狀記憶效應。
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建筑黑科技來襲 之Abaqus材料本構庫開發(fā)、驗證及工程實踐
材料本構庫
1
箍筋約束損傷本構
該本構模型可同時考慮混凝土受拉和受壓，本構骨架曲線根據(jù)mander約束混凝土本構理論對規(guī)范混凝土骨架曲線修正而來。該本構可考慮箍筋對混凝土受壓強度的提高，提高強度根據(jù)Mander模型公式計算得到。
下面采用鋼筋混凝土柱試驗對該約束混凝土本構進行驗證。
箍筋約束損傷本構-試驗介紹
箍筋約束損傷本構-數(shù)值與試驗對比
箍筋約束損傷本構-滯回動畫
箍筋約束損傷本構數(shù)值計算得到的滯回曲線和試驗滯回曲線相差較小，表明所開發(fā)的考慮受拉與箍筋約束作用的混凝土本構分析精度較好，采用梁單元來對鋼筋混凝土柱構件進行有限元模擬是可行的。
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鋼管混凝土本構
鋼管約束混凝土本構包括韓林海本構模型、鐘善桐本構模型以及周緒紅本構模型，可以分別考慮圓鋼管和方鋼管對混凝土的約束作用，并且考慮了混凝土的受拉作用。
展開 算例丨Abaqus軟件中陶瓷本構模型及侵徹損傷失效數(shù)值計算應用實例
圖1 3種JH陶瓷本構模型
雖然Johnson、Holmquist等人對陶瓷的本構模型開展了大量的研究，將陶瓷材料的響應分為完整和失效兩種狀態(tài)，但實際加載時應力狀態(tài)較為復雜，通過JH本構模型反映其損傷失效過程仍較為粗糙。現(xiàn)有的JH本構中，彈性未損傷段參數(shù)多為根據(jù)試驗數(shù)據(jù)得出，但陶瓷損傷失效段參數(shù)則多為根據(jù)試驗結果擬合得出。
1 數(shù)值計算軟件中本構模型
陶瓷由于其波速高、模量大，具有良好的抗侵徹性能，在各類型裝甲設計中被廣泛應用。而JH本構形式簡單，易于理解，已成為Abaqus、LS-DYNA和Autodyn等商用軟件的內(nèi)嵌本構模型，可一定程度上滿足日常使用及工程計算要求。
對于陶瓷材料Abaqus幫助中給出了3種本構模型，Extended Drucker-Prager本構（以下簡稱DP本構）、JH-2和JHB本構模型。DP本構多用來模擬巖土材料（粒狀土壤和巖石），擴展DP本構給出的應力與壓力的關系也與JH本構中未損傷時應力與壓力的關系類似，其損傷段定義采用等效塑性應變與應力三軸度的對應關系進行定義，狀態(tài)方程采用Mie-Grüneisen形式（詳見Abaqus相應部分幫助）。
Abaqus官方幫助中給出的JHB本構模型參數(shù)如表1所示。其中標紅部分與Abaqus幫助（2021版本）不同，應為幫助原文疏漏。
表1 JHB本構模型參數(shù)
JHB本構模型的應力與壓力關系主要分為完整（Intact）和損傷（Failed）兩部分，表1中下標帶有 i 的即為完整部分相應參數(shù)，下標 f 即代表損傷部分參數(shù)；雖然JHB本構模型公式中考慮了脆性材料的相變特性，表1標藍部分參數(shù)應為對應的相變參數(shù)，但幫助中全部設置為0，推知官方幫助中給出的這組參數(shù)不能考慮陶瓷相變的影響。
Abaqus官方幫助中給出的JH-2本構模型參數(shù)如表2所示。
展開 近場動力學快速入門程序——板，鍵型本構、常規(guī)態(tài)型本構及兩種求解器（顯示求解和隱式求解） ￥210
本程序包簡介
該文件將《近場動力學快速入門程序——板，鍵型本構及兩種求解器（顯示求解和隱式求解）》和《近場動力學快速入門程序——板，常規(guī)態(tài)型本構及兩種求解器（顯示求解和隱式求解）》兩個文件進行了混合。兩個算例分別采用PM本構模型和常規(guī)態(tài)型本構模型，且都采用無網(wǎng)格離散方式。兩個算例都分別使用了顯式求解器和隱式求解器求解，且所有程序均采用matlab編寫，可直接運行。更為詳細的說明可參看文件夾中的word文件。
所有的程序都經(jīng)過作者用心的編寫特別是隱式求解器，對初學者可以說干貨滿滿，對有基礎的研究者也有借鑒之處。
展開 方鋼管混凝土本構模型 ￥15
方鋼管混凝土本構模型，方鋼管約束混凝土本構模型，mander混凝土本構模型，自己做的方鋼管混凝土本構模型，表格只要輸入相關參數(shù)，自動生成混凝土塑性損傷本構關系，塑性損傷本構模型。B站有鋼管混凝土軸壓驗證操作詳細視頻：https://www.bilibili.com/video/BV19R4y147gb?spm_id_from=333.337.search-card.all.click
