ANSYS材料破壞準(zhǔn)則的案例
復(fù)合材料的比應(yīng)變能密度破壞準(zhǔn)則
https://zhuanlan.zhihu.com/p/612344564
聲明：本文僅介紹他人成果
今天找文獻(xiàn)的時(shí)候看到中國科學(xué)院力學(xué)研究所在88年發(fā)的一文章，文章很短，講了了一個(gè)復(fù)材準(zhǔn)則:比應(yīng)變能密度破壞準(zhǔn)則.可以用于預(yù)測復(fù)合材料破壞強(qiáng)度（在什么應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生失效）。
abaqus幾種材料破壞準(zhǔn)則的設(shè)定
在abaqus 里面的progress damage 的failure 主要是在描述材料進(jìn)入塑性之后，我們可以附加一個(gè)破壞準(zhǔn)則以及達(dá)到破壞準(zhǔn)則之后的應(yīng)力應(yīng)變路線。
這個(gè)針對ductile material主要有兩種準(zhǔn)則可以定義。Ductile fracture of metals可以做剪切也可以做拉伸。這個(gè)拉伸的行為就是在拉伸的過程中在材料中間會(huì)開始慢慢的產(chǎn)生孔隙，持續(xù)拉伸的孔隙就會(huì)聚合到直到形成一個(gè)斷裂面。
下面這個(gè)sheet metal forming 主要是針對sheet metal 的成型的準(zhǔn)則。這個(gè)準(zhǔn)則主要就是有最大主應(yīng)變跟最小主應(yīng)變來去作為它判斷的依據(jù)。如果達(dá)到破壞的時(shí)候，就可以看到這個(gè)薄板在成型的過程中就會(huì)破裂。
要講這個(gè)progressive damage ，最主要我們都還是要回到這張應(yīng)力應(yīng)變圖來看。
之前介紹的就是elastic 加上plastic。
如果plastic定義的很完整的話，他就會(huì)一直往前往往后延伸，然后直到破壞。但在中間的過程里面，實(shí)際上我們還是必須得加上一個(gè)damage initiation判斷在變形的過程中是不是有達(dá)到某一種形式的破壞準(zhǔn)則。那如果沒有達(dá)到還沒有達(dá)到準(zhǔn)則的話，就會(huì)持續(xù)的往后發(fā)展。在plastic里面，如果在塑性段的某一個(gè)點(diǎn)做了unloading之后，材料的應(yīng)力會(huì)沿著一直斜率下降，在這里面是把這一段的應(yīng)變定為塑性應(yīng)變。但是如果在damage 準(zhǔn)則里再發(fā)生破壞，這個(gè)點(diǎn)他回退回來的這個(gè)點(diǎn)，我們將這一段的應(yīng)變稱為fracture strain。
在達(dá)到破壞準(zhǔn)則之后，所走的路徑叫做damage response。在abaqus里面就叫做damage evolution。
展開 復(fù)合材料層合板(composite laminates)沖擊破壞-Hashin準(zhǔn)則實(shí)例
附件中是復(fù)合材料層合板建模的基本操作過程,step by step,希望對初學(xué)者有所幫助
1 幾何模型
復(fù)合材料層合板（layup）建模操作過程.pdf
2 鋪層 此模型中板尺寸80mm*80mm，[0/450/90/0]s,厚度1.25mm. 材料屬性采用elastic------type/ Engineering Constants--輸出Ei和Miu、G等力學(xué)常數(shù)。 破壞準(zhǔn)則用Hashin準(zhǔn)則（注：此模型中參數(shù)均為隨意選取，不可用于實(shí)際模擬）
鋪層：
然后query--ply stack plot查看鋪層:
3 step：顯示動(dòng)力計(jì)算。step time粗略選為0.0006s，輸出stress，strain，strain-rate，接觸力等量。 后來試算發(fā)現(xiàn)0.0006太長了，再改為0.0003s計(jì)算。
4 邊界條件：板四邊固支；球設(shè)置為剛體，施加向下方向初速度55m/s，球體其他方向自由度約束住。
5 接觸： 球體與板通用接觸。也可以用面面接觸（對于這個(gè)模型，接觸屬性加不加摩擦差別不大）。
6 網(wǎng)格：S4R單元，勾選element deletion ，Max degration用0.9
7 后處理：輸出沖擊力---時(shí)間曲線，輸出應(yīng)變率。
應(yīng)變率高達(dá)10000，說明對于一般的材料，應(yīng)變率效應(yīng)是應(yīng)該納入考慮的（此模型暫未考慮）。
注意：
1 此例子沒有考慮溫度變化及其影響，沒有考慮應(yīng)變率影響。
展開 復(fù)合材料層合板(composite laminates)沖擊破壞-Hashin準(zhǔn)則實(shí)例
1 幾何模型 創(chuàng)建復(fù)合材料板及shell模型。
2 鋪層 此模型中板尺寸80mm*80mm，[0/450/90/0]s,厚度1.25mm. 材料屬性采用elastic------type/ Engineering Constants--輸出Ei和Miu、G等力學(xué)常數(shù)。 破壞準(zhǔn)則用Hashin準(zhǔn)則（注：此模型中參數(shù)均為隨意選取，不可用于實(shí)際模擬）
鋪層：
然后query--ply stack plot查看鋪層:
3 step：顯示動(dòng)力計(jì)算。step time粗略選為0.0006s，輸出stress，strain，strain-rate，接觸力等量。 后來試算發(fā)現(xiàn)0.0006太長了，再改為0.0003s計(jì)算。
4 邊界條件：板四邊固支；球設(shè)置為剛體，施加向下方向初速度55m/s，球體其他方向自由度約束住。
5 接觸： 球體與板通用接觸。也可以用面面接觸（對于這個(gè)模型，接觸屬性加不加摩擦差別不大）。
6 網(wǎng)格：S4R單元，勾選element deletion ，Max degration用0.9
7 后處理：輸出沖擊力---時(shí)間曲線，輸出應(yīng)變率。
應(yīng)變率高達(dá)10000，說明對于一般的材料，應(yīng)變率效應(yīng)是應(yīng)該納入考慮的（此模型暫未考慮）。
注意：
1 此例子沒有考慮溫度變化及其影響，沒有考慮應(yīng)變率影響。
2 Hashin 在field output中無法輸出，只能在history output輸出。
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