各向異性塑性本構(gòu)模型
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2025-12-15
各向異性塑性本構(gòu)模型的視頻教程
Abaqus材料模型-Holzapfel-Gasser-Ogden各向異性超彈本構(gòu)
Abaqus材料模型-Holzapfel-Gasser-Ogden各向異性超彈本構(gòu) 包括理論講解、abaqus應(yīng)用、參數(shù)擬合方法
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Abaqus材料模型-各向同性硬化彈塑性本構(gòu)
一、Abaqus各向同性硬化彈塑性本構(gòu)——理論知識(shí)：講解各向同性硬化彈塑性本構(gòu)的理論知識(shí)。
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ABAQUS子程序-UANISOHYPER實(shí)現(xiàn)HGO各向異性超彈本構(gòu)
手把手講解UANISOHYPER實(shí)現(xiàn)HGO各向異性超彈本構(gòu)，購(gòu)買(mǎi)后下載講義、子程序代碼和模型。
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各向異性塑性本構(gòu)模型的實(shí)例教程
寫(xiě)在前文
材料的線彈性本構(gòu)模型能夠很好的描述處于工作荷載水平下的材料性能情況，后續(xù)材料的塑性理論也需要在彈性本構(gòu)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)展。由于砌體結(jié)構(gòu)所采用的砌體材料具有明顯的正交各項(xiàng)異性，故先從正交各向異性彈性入手，根據(jù)彈性理論中的正交各向異性彈性理論，建立砌體的正交各向異性彈性本構(gòu)模型，并將該彈性本構(gòu)模型寫(xiě)入Abaqus的材料子程序UMAT中，與Abaqus中自帶的正交各向異性彈性本構(gòu)模型進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，為后續(xù)砌體的正交各向異性彈塑性本構(gòu)模型做好準(zhǔn)備。
一、正交各向異性彈性基本理論
砌體的彈性各向異性主要是由其不同彈性特性的材料組分引起的（同樣研究復(fù)合材料時(shí)也可能會(huì)遇到相同問(wèn)題）。當(dāng)通過(guò)不同的方向測(cè)量砌體，會(huì)得到不同的砌體的彈性特性。屬于典型的正交各向異性材料，本文先從其平面正交各向異性彈性特性入手。
在正交各向異性材料的分析中，需要使用兩個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)：材料坐標(biāo)系統(tǒng)與整體坐標(biāo)系統(tǒng)。以砌體為例，材料坐標(biāo)是指由平行于砂漿接縫（1軸）和垂直于砂漿接縫（2軸）所形成的坐標(biāo)系統(tǒng)。整體坐標(biāo)系統(tǒng)指的是在結(jié)構(gòu)體系下，平行于水平面（x軸）與垂直于水平面（y軸）所形成的坐標(biāo)系統(tǒng)。材料坐標(biāo)與整體坐標(biāo)間的夾角為θ，二者的關(guān)系如下圖1所示：
圖1 正交各向異性材料的材料坐標(biāo)(1-2)與整體坐標(biāo)(x-y)示意圖
正交各項(xiàng)異性材料具有三個(gè)互相垂直坐標(biāo)軸的材料彈性對(duì)稱(chēng)性，將坐標(biāo)軸x、y和z分別垂直于三個(gè)材料對(duì)稱(chēng)，并要求繞這些軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°之后彈性性能不發(fā)生改變，由此XX中的常數(shù)具有一定的關(guān)系。
展開(kāi) 摘要：在有限元分析中，結(jié)構(gòu)鋼和鑄鐵一般選用各向同性本構(gòu)模型。因?yàn)檫@兩種材料的通用，所以各向同性材料模型也眾所周知。事實(shí)上，各向異性材料在仿真工作中也會(huì)遇到，比如復(fù)合材料以及硅鋼片層疊結(jié)構(gòu)等。
01 通用本構(gòu)模型（21個(gè)材料參數(shù)）
本構(gòu)模型，也稱(chēng)為材料模型，本構(gòu)關(guān)系，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系等。下式中，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系取決于36個(gè)參數(shù)（剛度矩陣），但由于是對(duì)稱(chēng)矩陣，獨(dú)立的材料參數(shù)為21個(gè)，單位為Pa（MPa，GMa）。
矩陣內(nèi)各參數(shù)的效應(yīng)：
當(dāng)然，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系也可以寫(xiě)成應(yīng)變應(yīng)力關(guān)系（逆矩陣，柔度矩陣）：
02 各向同性本構(gòu)模型（2個(gè)材料參數(shù)）
各向同性本構(gòu)是大家熟知的，獨(dú)立的材料參數(shù)只有兩個(gè)，彈性模量和泊松比，材料的剪切模量G可以由彈性模量和泊松比求得。
03 各向異性本構(gòu)模型（9個(gè)材料參數(shù)）
各向異性本構(gòu)模型，獨(dú)立的材料參數(shù)有九個(gè)，三個(gè)彈性模量，三個(gè)剪切模量，三個(gè)主泊松比。
各向異性材料本構(gòu)模型：
柔度矩陣內(nèi)各參數(shù)的效應(yīng)：
將柔度矩陣寫(xiě)成彈性模量，剪切模型，主泊松比，副泊松比形式：
由于柔度矩陣是對(duì)稱(chēng)矩陣，副泊松比可以由彈性模量和主泊松比求得。
04 硅鋼片層疊結(jié)構(gòu)（電機(jī)定子鐵芯）的本構(gòu)模型
電機(jī)定子鐵芯屬于各向異性材料，但又是一種特殊的各向異性材料。設(shè)定子的層疊方向標(biāo)記為1，其它兩個(gè)方向標(biāo)記為2和3，則九個(gè)材料參數(shù)如下：
所以對(duì)于定子鐵芯，獨(dú)立的材料參數(shù)為6個(gè)。
展開(kāi) 這是我第一次實(shí)踐各向異性超彈性本構(gòu)子程序UANISOHYPER_INV，中間走了幾步彎路，好在最后問(wèn)題都解決了。把這個(gè)過(guò)程記錄下來(lái)，為后人鑒。
1 超彈性本構(gòu)
剛接觸超彈性本構(gòu)的時(shí)候，很不適應(yīng)。因?yàn)槲抑把芯康?em>本構(gòu)，都會(huì)給出非常明確的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。比如最簡(jiǎn)單的：應(yīng)力=剛度矩陣×彈性應(yīng)變。
超彈性本構(gòu)一般不這么給，給的都是應(yīng)變能和不變量之間的關(guān)系。比如這樣：
對(duì)于新的東西，我本能地用原有的知識(shí)體系去套。于是開(kāi)始拼命的去檢索相關(guān)文獻(xiàn)，試圖找到超彈性本構(gòu)應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系到底是怎么表達(dá)的。
結(jié)果呢就是，撲街。大家都在各種秀張量，秀應(yīng)變能，秀不變量。我一度認(rèn)為這些人閑著沒(méi)事，凈搞形式。
但是也不是一無(wú)所獲，文獻(xiàn)中的蛛絲馬跡都指向了UANISOHYPER_INV子程序。
2 UANISOHYPER_INV子程序
UANISOHYPER_INV子程序是干啥的？它就是專(zhuān)門(mén)用來(lái)定義各向異性超彈性本構(gòu)的。那么自然的你就會(huì)想，是不是還有專(zhuān)門(mén)定義各向同性超彈性本構(gòu)的呢？當(dāng)然，這個(gè)子程序叫UHYPER。
看懂了UANISOHYPER_INV子程序的設(shè)定，你就會(huì)恍然大悟，原來(lái)真的不需要定義應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，只要知道應(yīng)變能和不變量的關(guān)系就行了啊。
UANISOHYPER_INV子程序的基本結(jié)構(gòu)如下：
其中主要變量的介紹如下：
也就是說(shuō)，在UANISOHYPER_INV子程序中定義出應(yīng)變能、應(yīng)變能對(duì)不變量的導(dǎo)數(shù)即可。
于是我按照幫助文檔的提示，一步步完成了子程序編寫(xiě)。但是在測(cè)試的時(shí)候，問(wèn)題接踵而來(lái)。
1 無(wú)法提交計(jì)算
做了一個(gè)簡(jiǎn)單拉伸算例。但是提交計(jì)算時(shí)候，總是報(bào)錯(cuò)：
報(bào)錯(cuò)信息告訴我，可壓縮性材料不能用雜交單元。這個(gè)確實(shí)不能用，但是我好像沒(méi)有用啊。
展開(kāi) 1.ABAQUS三維hill48彈塑性模型VUmat子程序
2.彈性階段為正交各項(xiàng)異性材料
3.hill48和正交各項(xiàng)異性材料參數(shù)參考ABAQUS靜力模塊自帶的模型參數(shù)
4.發(fā)貨方式為百度網(wǎng)盤(pán)鏈接，包含子程序及上面跑的兩個(gè)模型相關(guān)文件，包含Cae，inp文件，odb文件等
5.ABAQUS版本為2024，低版本可以利用導(dǎo)入inp文件的方式運(yùn)行及修改
6.可以免費(fèi)答疑三次，后續(xù)添加你自己的模型或者相關(guān)參數(shù)等輔導(dǎo)都可以優(yōu)惠。
各向同性硬化von Mises率無(wú)關(guān)彈塑性本構(gòu)理論以及umat源代碼
1 本構(gòu)理論
1.1 率形式
對(duì)于各向同性線彈性材料，其本構(gòu)方程為：
式中假設(shè)了應(yīng)變張量可以分解為彈性應(yīng)變和塑性應(yīng)變兩部分：
因此塑性本構(gòu)的關(guān)鍵在于計(jì)算塑性應(yīng)變的演化。對(duì)于率無(wú)關(guān)彈塑性的本構(gòu)理論，需要確定以下三個(gè)部分：
(1)：屈服條件
(2)：流動(dòng)法則
(3)：硬化法則
在此采用的是 von Mises 屈服條件：
式中后繼屈服應(yīng)力是等效塑性應(yīng)變的函數(shù)：
流動(dòng)法則為：
式中流動(dòng)方向的表達(dá)式為：
硬化法則為：
1.2 Return-mapping算法
上述的本構(gòu)方程均為率形式。在增量步中，給定增量應(yīng)變：
首先假設(shè)該增量應(yīng)變?nèi)珵閺椥詰?yīng)變，計(jì)算試驗(yàn)狀態(tài)下的一些物理量：
試驗(yàn)狀態(tài)下的應(yīng)力
試驗(yàn)狀態(tài)下的屈服函數(shù)值：
利用該試驗(yàn)屈服函數(shù)值來(lái)判斷在該增量步下是否發(fā)生了塑性屈服。如果：
則說(shuō)明試驗(yàn)狀態(tài)即為真實(shí)狀態(tài)，即可進(jìn)行更新：
反之則需要進(jìn)行塑性更正，即需要計(jì)算塑性乘子的增量，利用以下非線性方程組進(jìn)行計(jì)算：
可以將該非線性方程組簡(jiǎn)化至一個(gè)非線性方程，過(guò)程如下，將該方程組中的第一式分解為球量和偏量?jī)刹糠郑?因此可以計(jì)算應(yīng)力為：
將上式中的第二式整理得到：
可以得到兩個(gè)張量的方向相同：
因此偏應(yīng)力可以用試驗(yàn)狀態(tài)的信息表示出來(lái)：
代入到最后一個(gè)一致性方程中可得：
即可利用牛頓迭代法對(duì)上述非線性方程進(jìn)行求解，得到塑性乘子增量。
展開(kāi) 
各向異性塑性本構(gòu)模型的相關(guān)專(zhuān)題、標(biāo)簽、搜索
各向異性塑性本構(gòu)模型的最新內(nèi)容
<p class="ql-align-justify">本資源包含一份 PDF 文檔和可直接編譯運(yùn)行的 Fortran UMAT 代碼，具體內(nèi)容為：</p><p class="ql-align-justify">非線性等向硬化本構(gòu)模型（Voce硬化模型） + 隱式積分 + 徑向返回</p><p class="ql-align-justify">完整公式推導(dǎo) + Fortran 源碼直接編譯</p><
<p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(15, 17, 21);">本資源包含一份 PDF 文檔和可直接編譯運(yùn)行的 Fortran UMAT 代碼，具體內(nèi)容為：</span></p><p class="ql-align-justify">理想彈塑性本構(gòu) + 隱式積分 + 徑向返回</p><p class="ql-align-justify
1 vumat與umat的區(qū)別
從程序?qū)崿F(xiàn)的角度，我們重點(diǎn)關(guān)注以下幾點(diǎn)區(qū)別：
? vumat不需要輸出一致性切線剛度矩陣
? vumat中應(yīng)力應(yīng)變存儲(chǔ)順序與umat不同
? vumat中存儲(chǔ)的應(yīng)變值為張量應(yīng)變值，而umat中為工程應(yīng)變
? vumat的應(yīng)力和狀態(tài)變量的更新方式不同，其分為old和new兩個(gè)數(shù)組
Abaqus/Explicit在啟動(dòng)計(jì)算前，會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查
ABAQUS各向異性彈塑性PUCK損傷VUMAT10個(gè)月前
該子程序?yàn)锳BAQUS用戶自定義材料模型（VUMAT），用于模擬復(fù)合材料的非線性力學(xué)行為。其核心功能包含三部分：首先基于正交各向異性彈性本構(gòu)更新應(yīng)力，通過(guò)材料屬性計(jì)算剛度矩陣并響應(yīng)應(yīng)變?cè)隽?；其次?shí)現(xiàn)彈塑性修正，采用J2流動(dòng)理論判斷屈服狀態(tài)，通過(guò)牛頓迭代求解塑性變形并更新應(yīng)力；最后建立漸進(jìn)損傷模型，分別針對(duì)纖維方向（拉伸/壓縮失效）和基體方向（通過(guò)180°平面搜索臨界斷裂面）定義損傷初始判據(jù)，結(jié)合斷裂能與特征長(zhǎng)度控制損傷演化過(guò)程
ABAQUS中UMAT中的循環(huán)塑性模型，包含非線性各向同性強(qiáng)化彈塑性、線性各向同性強(qiáng)化彈塑性、線性隨動(dòng)強(qiáng)化彈塑性模型，包含CAE文件、UMAT文件等。
1.ABAQUS三維hill48彈塑性模型VUmat子程序
2.彈性階段為正交各項(xiàng)異性材料
3.hill48和正交各項(xiàng)異性材料參數(shù)參考ABAQUS靜力模塊自帶的模型參數(shù)
4.發(fā)貨方式為百度網(wǎng)盤(pán)鏈接，包含子程序及上面跑的兩個(gè)模型相關(guān)文件，包含Cae，inp文件，odb文件等
5.ABAQUS版本為2024，低版本可以利用導(dǎo)入inp
<p class="ql-align-justify">本內(nèi)容基于韓林海的約束混凝土模型所制作的Excel，可用于將其輸入直接到ABAQUS中，用于建立鋼管約束混凝土型，具體如下：</p><p class="ql-align-justify">模型介紹：</p><p class="ql-align-justify">本模型基于<span style="color: rgb(25, 27, 31);"
<p>本課程為分享課B1—基于GB50010-2010規(guī)范的混凝土塑性損傷本構(gòu)模型（表格與小程序），主要分享給從事鋼管混凝土、混凝土結(jié)構(gòu)研究的學(xué)生，科研工作者。</p><div contenteditable="false" width="100%"><figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202412/attachment
<p><strong style="color: rgb(27, 27, 27); background-color: rgb(255, 255, 255);">Chaboche各向同性非線性隨動(dòng)硬化行為的材料本構(gòu)模型計(jì)算matlab程序+</strong>基于回映算法的Chanboche各向同性非線性隨動(dòng)硬化本構(gòu)<strong style="color: rgb(27, 27, 27); background-color
<p class="ql-align-justify"><strong>內(nèi)容：</strong></p><p class="ql-align-justify">基于參考文獻(xiàn)通過(guò)ABAQUS建立了冰材料彈塑性本構(gòu)模型；對(duì)比已有試驗(yàn)，對(duì)比裂紋演化現(xiàn)象和沖擊載荷曲線，驗(yàn)證了冰材料本構(gòu)模型的有效性。</p><p class="ql-align-justify"><img src="https://img.jishulink.com
