PUCK準則
關注創建者：復合材料有限元分析 創建時間：2023-03-24
PUCK準則的視頻教程
HyperMesh&OptiStruct復合材料板簧分析
在hypermesh中建立復合材料板簧鋪層的方法、步驟，利用OptiStruct求解 設置復合材料材料失效準則（puck，Hill，HOFF，蔡-吳），并設置復合材料每一層應力或者失效參數輸出 在hyperview中查看每層的應力或者失效參數
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PUCK準則的實例教程
ABAQUS PUCK損傷起始準則+指數演化方法
復合材料本構
損傷矩陣
損傷應力應變關系
PUCK準則
指數退化方法
VUMAT代碼如下
PUCK準則-UMAT子程序 ￥48
復合材料本構
損傷矩陣
損傷應力應變關系
PUCK準則
指數退化方法
UMAT代碼如下
面內失效主要包括最大應力準則、最大應變準則、Tsai-Wu準則、Tsai-Hill準則、Puck準則、LaRC準則、Hoffman準則、Hashin準則等。最大應力和最大應變準則認為材料主方向上的應力或應變大于等于該方向上的強度時，材料發生破壞，其表達簡單，可直觀判斷失效模式，但是忽略了多種失效模式之間的耦合效應。Tsai-Hill準則沒有考慮材料拉壓強度的不同且并未區分具體的失效模式，Hoffman準則改進了Tsai-Hill準則中未考慮拉壓強度不同的問題，Puck準則和LaRC準則分別考慮了基體和纖維的失效。Abaqus中使用Hashin準則定義損傷變量對材料剛度進行折減來描述CFRP層合板中常見的四種失效模式。
纖維拉伸斷裂（s11≥0）：
纖維壓縮斷裂（s11≤0）：
基體拉伸失效（s22≥0）：
基體壓縮失效（s22≤0）：
式中XT、XC、YT、YC、S12、S23為復合材料的強度指標，分別為纖維方向抗拉、抗壓強度，垂直于纖維方向的抗拉、抗壓強度，以及面內的剪切強度和橫向的剪切強度，s11、s22分別為平行于纖維方向的應力和垂直于纖維方向的應力，t12為面內剪應力。
模擬層間失效的主要方法有擴展有限元法（XFEM）、虛擬裂紋閉合技術（VCCT)以及內聚力單元法（CZM）等，其中基于斷裂力學的XFEM與VCCT均需預制裂紋，不能模擬裂紋的萌生，而CZM模型可以描述分層從萌生到擴展的過程，是復合材料的分層預測中最常用的方法。最常用的內聚力模型包括雙線性模型、指數模型以及多線性模型等。
3. Abaqus低周疲勞損傷演化
對于復合材料的低周疲勞分層擴展行為，Abaqus采用Paris準則結合虛擬裂紋閉合技術（VCCT）來分析。
展開 LaRC05準則是NASA蘭利研究中心關于復合材料強度計算的理論。其吸收了Puck準則中關于基體失效的預測方法，并提出Kinking模型來描述纖維壓縮失效的起始。還考慮了就位強度、材料非線性等復雜問題近年來受到廣泛關注。
之前在https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1279990 這個帖子里介紹了Abaqus內置的Larc05子程序調用方法，因為內置的Larc05子程序是通過Udmgini子程序結合Xfem來實現的，因此還是存在一定的局限性的。本帖考慮了復合材料的剪切非線性行為，在材料本構中引入了Hahn-Tsai的剪切非線性模型
式中，β為剪切非線性因子。
通過編寫Umat子程序，對復合材料的損傷行為進行了模擬，計算結果如下。
90度鋪層損傷和載荷位移曲線
0度鋪層損傷和載荷位移曲線
45度鋪層損傷和載荷位移曲線
由上圖可以看出，引入剪切非線性后，45度鋪層試驗件的拉伸曲線表現出明顯的非線性行為
有關于子程序二次開發或者復材仿真的問題可以聯系QQ1653004885或者關注CAE320公眾號
展開 LaRC05準則是NASA蘭利研究中心關于復合材料強度計算的理論。其吸收了Puck準則中關于基體失效的預測方法，并提出Kinking模型來描述纖維壓縮失效的起始。還考慮了就位強度、材料非線性等復雜問題近年來受到廣泛關注。
纖維拉伸失效
纖維壓縮失效
當|σ1|≤|Xc/2|時，為纖維的splitting模式，當|σ1|>|Xc/2|時，為纖維的kinking模式。
基體失效
式中，<x>=(x+|x|)/2;
Kink角度Ψ為0-180度內使失效系數最大的值。
Abaqus從2017版本開始，內置了UVARM和DMGINI兩種子程序供用戶調用。UVARM子程序需要以“ABQ_LARC05_DMGCRT”作為材料名的前綴，可以用來評估是否滿足LaRC05強度指標；DMGINI子程序需要以“ABQ_LARC05_DMGINI”作為材料名前綴，可以結合XFEM來分析裂紋萌生和擴展。
在abaqus中可以通過修改關鍵字來進行模型設置
UVARM設置
DMGINI設置
輸出變量的含義
計算結果
此外，如果有小伙伴希望學習cohesive單元的umat子程序開發相關技術，可以關注下圖的教程：
點擊鏈接進入了解詳情：Abaqus Cohesive單元介紹及其本構的Umat子程序開發教程
最后，有ABAQUS子程序開發相關需求歡迎通過微信公眾號聯系我們。
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ABAQUS 纖維復合材料層合板鉆孔，采用puck失效準則，內附CAE, inp, ODB, VUMAT子程序
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已實現層合板斷裂，且已解決網格畸變問題，層間內插cohesive單元，補片與母體間采用cohesive膠接，模型采用puck失效準則；內附有cae，inp文件，不包含vumat子程序，僅做建模學習使用，適合初學者! 自做模型
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對于層內損傷：采用經驗模型雙曲正弦函數建立復材剪切非線性關系，如下圖所示：
復合材料剪切非線性模型
采用3D Hashin (也可以是Chang-Chang, 最大應力, Puck準則等等)模擬復合材料初始失效：
在正交各向異性剛度矩陣中引入纖維和基體損傷變量的：
其中dft，dfc ，dmt
Abaqus纖維復合材料開孔板拉伸試驗，已實現層合板斷裂，且已解決網格畸變問題，層間內插0厚度cohesive單元，模型采用puck失效準則
內附有cae，inp，puck Vumat
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Abaqus纖維復合材料雙面貼補修復拉伸試驗，已實現層合板斷裂，且已解決網格畸變問題，層間內插cohesive單元，補片與母體間采用cohesive膠接，模型采用puck失效準則
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Abaqus纖維復合材料單面貼補修復拉伸試驗，已實現層合板斷裂，且已解決網格畸變問題，層間內插cohesive單元，補片與母體間采用cohesive膠接，模型采用puck失效準則
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內附有inp，puck
隨后，其他研究者又提出了其他復合材料失效準則，如Chang-Chang準則和Puck準則［7-8］。2016年，TAN Wei等［9］首次采用斷裂方法對CFRP層合板進行測量，確定了層合板的斷裂韌性，提出了新型本構模型，該模型能準確地描述非線性力學響應和斷裂過程，最后通過試驗進行了驗證。
面內失效主要包括最大應力準則、最大應變準則、Tsai-Wu準則、Tsai-Hill準則、Puck準則、LaRC準則、Hoffman準則、Hashin準則等。最大應力和最大應變準則認為材料主方向上的應力或應變大于等于該方向上的強度時，材料發生破壞，其表達簡單，可直觀判斷失效模式，但是忽略了多種失效模式之間的耦合效應。
面內失效主要包括最大應力準則、最大應變準則、 Tsai-Wu 準則、 Tsai-Hill 準則、 Puck 準則、 LaRC 準則、 Hoffman 準則、 Hashin 準則等。最大應力和最大應變準則認為材料主方向上的應力或應變大于等于該方向上的強度時，材料發生破壞，其表達簡單，可直觀判斷失效模式，但是忽略了多種失效模式之間的耦合效應。
