損傷力學仿真的案例
【11月7-8日 北京】基于斷裂力學與損傷力學的失效仿真分析研修班
各有關單位：
隨著工業界對產品研發中提高質量和控制成本的需求日益增加，人們對力學仿真，特別是有限元方法的認識和需求不斷深入，面臨的工程和科學問題也愈加復雜。在科學研究和產品研發過程中，產品可靠性問題日益凸現出來。結構在使用過程中的磨損、斷裂、腐蝕、疲勞、損傷等因素都會影響產品可靠性和壽命。為了幫助廣大工程師和科研人員掌握和理解可靠性的原理、斷裂力學和損傷力學基本理論以及與之相關的力學仿真分析技術，針對各類斷裂損傷問題能夠進行準確、高效的力學建模，并能夠熟練使用通用的有限元軟件，提高工程師和科研人員解決實際非線性力學問題的能力，經中國力學學會產學研工作委員會、中國數字仿真聯盟研究，決定今年11月7—8日在北京舉辦“基于斷裂力學與損傷力學的失效仿真分析研修班”。歡迎廣大有限元愛好者踴躍報名，現將有關事項通知如下：
一、組織機構
主辦單位：中國力學學會產學研工作委員會 中國數字仿真聯盟
會務服務：北京諾維特機械科學技術發展中心
二、主要教學內容
通過系統的理論方法講解、應用經驗分享和技術交流，教授斷裂力學和損傷力學的基本理論和應用背景，基于ABAQUS軟件，講解計算斷裂力學和計算損傷力學的基本方法和技術，培養相關失效仿真分析的專業應用人才，為企業產品可靠性方面的研發和科研院所相關研究工作的深入提供有力的技術支撐。
三、參加對象
1) 對斷裂力學和損傷力學以及ABAQUS軟件有應用需求的各類工程科研人員，包括但不限于企業中從事仿真分析的工程師、設計師，科研院所的力學科研人員，高等院校計算力學研究生和本科生。
2) 對學員知識要求：要有基本的彈性力學、塑性力學、有限元、線性代數的基礎知識，其知識水平應相當于機械類高年級本科生水平，否則會影響培訓效果。
展開 基于連續介質損傷力學的Q345B損傷退化
想做一個Q345B的損傷退化，剛開始接觸UMAT，看了幾天感覺還是很懵，沒有方向。想問下大家有沒有相關的資料或者課程推薦，哪里可以找到類似的源代碼？謝謝了
金屬構件應用疲勞損傷力學_電子書
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『建議』斷裂與損傷力學
15.1 損傷演化方程、損傷演化參量與初始損傷效應
15.1.1 引 言
15.1.2 含損傷材料本構關系
15.1.3 損傷演化方程
15.1.4 理論疲勞曲線
15.1.5 損傷參數確定
15.1.6 算例
15.1.7 初始損傷分布與概率疲勞曲線
15.1.8 結論
15.2 裂紋形成與擴展分析的損傷力學方法
15.2.1 引言
15.2.2 疲勞損傷耦合理論
15.2.3 損傷力學——有限元法
15.2.4 損傷演化方程參量確定
15.2.5 裂紋形成與擴展壽命的損傷力學分析與驗證
15.2.6 結論
參考文獻
第16章 正交鋪層層合板的二維分層力學研究
16.1 反平面剪切型分層問題解析變分解法
16.1.1 支配方程與復變函數通解
16.1.2 基本條件與本征展開
16.1.3 應力強度因子變分解法
16.2 平面剪切型分層問題解析變分解法
16.2.1 力學模型的建立
16.2.2 應力與位移的復變函數表達式
16.2.3 基本條件與本征展開
16.2.4 應力強度因子變分解法
16.3 復合材料層合板平面復合型分層問題解析變分解法
16.3.1 力學模型的建立
16.3.2 基本條件與本征展開
16.3.3 應力強度因子變分解法
16.4 振蕩奇異性與小范圍接觸研究
16.4.1 正交層板分層表面位移穿人區分析
16.4.2 正交層板分層問題的接觸區修正
參考文獻
第17章 斜交鋪層層合板的二維分層力學研究
17.1 反平面剪切型分層問題解析變分解法
17.1.1 力學模型的建立
17.1.2 支配方程與復變函數通解
17.1.3 基本條件與本征展開
17.1.4 應力強度因子變分解法
17.2 平面復合型分層問題解析變分解法
17.2.1 力學模型的建立
17.2.2 支配方程與復變函數通解
17.2.3 基本條件與本征展開
17.2.4 應力強度因子變分解法
展開 
巖石混凝土損傷力學
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ABAQUS VUMAT-塑性損傷力學在cohesive單元上的應用 ￥1200
塑性力學和損傷力學是常用的描述材料非線性破壞的理論。損傷力學可以模擬材料剛度下降，塑性力學可以模擬材料塑性變形，將兩者結合成塑性-損傷力學，就可以較為完整的描述材料的非線性破壞過程。許多商業軟件，例如ABAQUS，自帶實體單元的塑性損傷力學，但是不具備cohesive單元的塑性損傷模型。coheisve單元結合實體單元，可以仿真各種材料的開裂過程。本文根據以下參考文獻，將文獻中用于DEM的本構模型進行修改，實用vumat子程序，使得cohesive單元具備塑性-損傷破壞的性質。
Nguyen, N. H., Bui, H. H., Nguyen, G. D., & Kodikara, J. (2017). A cohesive damage-plasticity model for DEM and its application for numerical investigation of soft rock fracture properties.International Journal of Plasticity,98, 175-196.
首先介紹本構模型中的參數和模擬時相應的數值：
具體建模結果和更多詳細內容見知乎文章：https://zhuanlan.zhihu.com/p/359076668
子程序vumat和input文件為收費內容, 在附件中。
展開 機織復合材料細觀損傷分析仿真
對于損傷的判斷，纖維采用Hashin準則：
樹脂采用最大應力：
仿真效果
應力：
損傷分布：
編輯
跳轉
應力應變曲線結果：
（《基于嵌入式約束的機織復合材料細觀建模與分析》）
筑牢力學專業根基，開啟結構仿真進階路：一文了解張量分析與連續介質力學
</p><h3><strong>三、張量分析在連續介質力學中的應用</strong></h3><p><strong>張量分析為連續介質力學提供了不可或缺的數學工具，極大地便利了物理量的描述（應力、應變張量場分析）、坐標變換以及力學方程的推導（質量、動量、能量守恒方程推導）</strong>。不止如此，連續介質力學也為張量分析賦予了豐富的實際意義和應用價值。</p><p>比如在研究非牛頓流體、微極連續介質等復雜介質時，需要引入新的張量概念和運算規則。同時張量分析的新成果也為連續介質力學提供了更強大的理論支持，使得連續介質力學能夠處理更加復雜的物理現象，如在生物力學領域，利用張量分析可以更好地研究軟組織（肌肉、血管等）的力學行為。</p><p>除了理論層面的相互滲透，二者在工程應用中也協同進步，實現了不斷發展。</p><p>在土木工程的結構力學分析中，對建筑結構在地震等復雜載荷下的應力應變分析，以及機械工程的材料加工變形分析，都離不開兩者的緊密結合。它們的協同運用能夠顯著提高分析的準確性和可靠性，為工程設計和優化提供堅實依據。并且，隨著工程實踐的不斷推進，它們在相互促進中持續改進，為解決各類工程難題提供了更為有效的方法和技術。</p><p><strong>那么，如何才能學習了解張量分析與連續介質力學呢？</strong>小鄰在此為大家推薦<strong>《張量分析與連續介質力學》</strong>這門精品課程！課程旨在幫助用戶系統地學習張量分析與連續介質力學的基本理論和高級概念，進而深入鉆研理論物理、材料科學等前沿領域，為未來的學術探索和職業發展筑牢根基 。
展開 基于LS-DYNA的電動汽車電池擠壓損傷仿真分析
3 結束語
本文采用輕微加載的擠壓方式，對某高比能電池進行擠壓安全性測試分析，揭示了電池殼體變形量9 mm階段內，電池殼體的損傷情況，其受力大小隨著變形量的增大而增大。通過LS-DYNA有限元軟件對試驗過程進行仿真分析，復現了擠壓變現試驗過程，指出電池殼體強度失效、變形量增大對電池單體的影響情況，并且揭示了電池單體在擠壓變形過程中的應力分布情況，并指出對于提高電動汽車電池安全性方面不僅要考慮其結構強度，也要考慮其變形量的影響，從而改善電動汽車的安全性能。
該方法利用了試驗加仿真分析相結合的思路，因為單純的試驗也會存在誤差，只進行仿真分析缺失參照標準，因此采用虛實結合的方法進行有限元模型計算，最終得到了較為全面的結果數據，如仿真分析得到了整個變形過程中，X、Y、Z三個方向上力的波動情況，以及擠壓變形后的應力分布情況，為發生擠壓損傷后電池單體的受力變形情況提供數據參考。
最后，雖然從結構變化層面揭示了電池單體變形損傷機理，但這個變形損傷是在單體靜置狀態，在實車狀態不便于對電池單體進行檢驗，并且今后應繼續在實車使用過程中受到振動、沖擊等復雜環境時，是否會因為殼體發生了一定塑性變形，導致更容易發生內短路的方面進行研究，從而將電池的機械安全分析研究繼續推向前進。
參考文獻
[1] Liu W, Oh P, Liu X, et al. Nickel-Rich Layered Lithium Transition Metal Oxide for High-Energy Lithium-Ion Batteries[J].ChemInform, 2015, 46(26).
[2] 張新春,王俊瑜,汪玉林,等.基于膜力因子法的方形鋰離子電池沖擊動力響應研究[J].應用數學和力學, 2022, 43(11):1203-1213.
展開 解決氣液兩相流仿真難題，這款國產自主的流體力學仿真軟件有哪些特色？
尤其是流體仿真板塊，國產軟件正在快速發展，打破國外技術壟斷，由積鼎科技自主研發的通用計算流體力學軟件VirtualFlow便是其中的引領者。這款自研軟件聚焦多相流，尤其在氣液兩相流仿真方向，在復雜工業場景中為國內眾多行業提供有效解決方案。
氣液兩相流：復雜而關鍵的流動現象
氣液兩相流，簡單來說，就是氣體和液體同時存在并相互作用的流動狀態。這種看似常見的現象，實則蘊含著極高的復雜性。在氣液兩相流中，氣體和液體的比例、流速、溫度等參數時刻變化，它們之間的相互作用力，如摩擦力、表面張力等，使得氣液兩相流的行為難以預測。
在電力行業，電廠為提高循環熱效率設置的給水加熱器，其殼側水位需維持在一定范圍，而氣液兩相流的狀態直接影響水位控制。在石油化工領域，反應塔內的氣液反應過程、管道中的油氣輸送，都涉及氣液兩相流。不同的流型，如泡狀流、彈狀流、環狀流等，對反應效率和輸送安全有著重要影響。在航空航天領域，飛行器燃油流動也是氣液兩相流的典型應用場景，其流動狀態直接關系到發動機的性能和可靠性。
VirtualFlow：氣液兩相流仿真的得力助手
1、強大的多相流模型
VirtualFlow 軟件針對氣液兩相流的特點，提供了豐富且精準的多相流模型。對于界面流問題，它采用了 VOF和 Level Set 方法。VOF 方法能夠清晰地追蹤氣液兩相的界面，通過計算每個網格單元內氣相和液相的體積分數，準確描述界面的位置和形狀變化。Level Set 方法則是將界面表示為一個符號距離函數，在處理復雜界面變形和拓撲變化時具有獨特優勢，能夠更精確地捕捉氣液界面的動態演化。
在混合流問題上，VirtualFlow 提供基于歐拉 - 歐拉體系的均相模型。該模型將氣液兩相視為一種均勻混合的介質，通過求解混合相的守恒方程，來模擬氣液混合流動的整體行為。
展開 
基于壓阻效應的電熔接頭損傷監測數值仿真
本案例建立了二維軸對稱電熔接頭模型，模型如圖1所示，基于COMSOL軟件仿真了內壓和軸壓作用下接頭的電勢場、應變場以及裂紋擴展情況，仿真結果如圖2所示。
圖1 幾何模型
電勢場分布
應變場分布
裂紋擴展
圖2 仿真結果
感興趣的朋友，交流模型
磨粒十字刻劃氧化鋁陶瓷損傷仿真云圖
通過ANSYS/LSDYNA軟件建立雙磨粒90°刻劃氧化鋁陶瓷表面，材料用JH-2本構，損傷失效選用最大拉伸失效，因此fs設為負值，金剛石磨粒為自然界最硬的物質，選用rigid本構。通過速度曲線加載方式定義磨粒的運動方式，模型建立完成后于LSDYNA Solver求解，最終結果用LSPP查看，得出的損失云圖如下圖所示。
力學仿真 | 塑性材料卡片仿真準確性提升方法分享
材料卡片是指包含了模擬仿真所需的所有材料性能數據的集成文件，可直接導入汽車研發時應用的仿真軟件進行使用。獲取可靠的材料卡信息能顯著提高仿真結果的準確性。
國高材分析測試中心具備成熟的高分子材料材料卡片制作技術經驗，可依照標準材料卡片制作流程，進行樣品制備和相關性能測試，如在高低速應變率下，結合非接觸式數字圖像相關（DIC）測量方法，精準獲取在拉伸、剪切及壓縮等試驗下的高分子材料參數，并依照常用的商業仿真軟件格式來整合材料特性參數，保證這些材料特性參數可順利應用于各類仿真軟件，為仿真結果的準確性保駕護航。
國高材分析測試中心制作材料卡片涉及的材料特性參數與設備。
1 單軸拉伸試驗
在碰撞仿真模擬當中，不同應變速率下的應力應變曲線至關重要。通過準靜態拉伸試驗可以獲得屈服強度、斷裂伸長率、彈性模量等關鍵參數。
泊松比是高分子材料的彈性常數，也被稱為橫向變形系數。在材料進入彈塑性變形階段后，泊松比不再被視為常量，而是與應變相關的函數。為了獲得泊松比隨塑性應變曲線，需要將DIC輸出的曲線與力學試驗機輸出的處理后的真實應力-真實塑性應變曲線相結合。這樣可以得到準靜態拉伸過程中泊松比隨塑性應變曲線。
通過簡單的準靜態拉伸試驗，可以觀察到在不同應變速率下，高分子材料在屈服強度、彈性模量等參數上存在明顯的差異。在高速變形情況下，這種差異將進一步放大。這是由于在材料的彈性階段，除了分子內部鍵長和鍵角的變化外，還會發生其他次級轉變運動，這些運動也會對彈性模量產生影響。隨著應變率的增加，次級運動受到的約束越大，彈性模量也越大。
展開 BGA封裝焊點動靜力學與溫度場耦合仿真分析 ￥9.9
并基于上述真實的DSP器件模型，利用有限元軟件Abaqus建立了球柵陣列BGA結構封裝體的基本模型， 分析DSP器件在不同條件下的受力情況，按照不同安裝變形、不同力學條件、不同溫度變化、綜合工況、高低溫交變循環五種工況，分別建立相應的有限元模型，分析在每種載荷作用下得到的仿真結果，并計算DSP器件在高低溫交變循環下應力疲勞情況并為工程實際中提供幫助與建議[21]。
1.3.2 產品介紹
1.3.2.1 DSP器件信息
型號：SMV320C6701GLP14W；廠家：TI；封裝等級：BGA429；質量等級：V級。共429個焊點。如下圖所示。
圖1-1 DSP器件尺寸示意圖
1.3.2.2 PCB布局與安裝
DSP安裝于由四塊電路板通過柔性帶連接組成的一體PCB板上；PCB板材料為FR-4，10層板；具體位于其中一塊控制板上，如下圖所示。
圖1-2 DSP器件布局示意圖
一體剛柔電路板通過四周圍合方式安裝在鋁合金電路支架上，采用M3螺釘固定，預緊力矩為0.4Nm，DSP器件朝向電路支架內側，如下圖所示。
(a)實物圖 (b)支架圖
圖1-3 DSP器件示意圖
1.3.2.3 DSP器件焊裝情況
焊接材料：DSP為CBGA（陶瓷）封裝，芯片重量約7g，焊球材料為SAC305（Sn含量96.5%，Ag含量3%，Cu含量0.5%），球徑0.6mm～0.9mm，印制板焊盤直徑0.7mm，焊盤表面處理工藝為HASL（鍍錫熱風整平），DSP采用無鉛制程再流焊溫度曲線完成焊接。
固封情況：使用DG-4雙組份環氧樹脂由芯片四角進行粘固，膠液由印制板面向上堆積至器件頂面，膠液寬度由四角向兩邊延伸2mm左右，點膠后室溫下自然固化24h。
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