漸進損傷分析的案例
Abaqus 考慮材料隨機性的復合材料漸進損傷分析
Abaqus 考慮材料隨機性的復合材料漸進損傷分析
由于制造工藝、外部環境等的影響，材料的隨機分布是個普遍存在的現象。目前針對復合材料的分析中，絕大部分并未考慮材料隨機性對仿真結果的影響。鑒于此，本文通過Umat子程序將材料隨機性引入復合材料的漸進損傷分析中，對比了不同的隨機分布對仿真結果的影響。
本文的仿真對象為一種短切纖維復合材料(芳綸紙)，主要從宏觀的角度研究了短纖維取向隨機性對計算結果的影響。
材料的隨機性一般可以認為服從正態分布或者weibull分布。正態分布可以通過Box-Muller算法實現。Box-Muller算法是通過服從均勻分布的隨機變量，來構建服從正態分布隨機變量的一種方法。具體實現方法為：選取兩個服從
[0,1]
上均勻分布的隨機變
量
U
1
、
U
2
，
X
、
Y
滿足
則
X
與
Y
服從均值為0，方差為
1
的正態分布。
通過上述算法，可以在Fortran中生成纖維取向在[0,90]之間服從正態分布的隨機數，以下為部分代碼
Fortran中生成服從Weibull分布隨機數的方法可以參照文獻[1]。http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1205134中同樣采用了文獻[1]中的方法生成了服從Weibull分布的隨機數。
復合材料的損傷萌生準則和損傷演化準則可以參考http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1206124。與之不同的是由于芳綸紙厚度很小，本文中只考慮了材料的面內損傷行為。
展開 Abaqus用戶子程序USDFLD實例詳解-復合材料層壓板漸進損傷強度
Abaqus用戶子程序USDFLD實例詳解--復合材料層壓板漸進損傷強度分析
1、用USDFLD子程序漸進損傷分析方法分析層壓板的強度。
2、層壓板由25層單層板組成，單層板厚度為0.15mm。層壓板的鋪層順序、單層板的材料屬性見下表。
3、層壓板幾何尺寸：
厚度 T = 3.75mm;
寬度 W = 12mm；
長度 L >1.5W。
L可以任取，主要研究材料性能，為研究大部件性能做參考。
4、加載方式：沿長度方向施加壓縮載荷，在本例中施加位移載荷，讀取相應的力。
詳細步驟：
code.zip
Abaqus用戶子程序USDFLD實例詳解.rar
展開 Abaqus 考慮濕熱環境影響的復合材料漸進損傷分析
Abaqus 考慮濕熱環境影響的復合材料漸進損傷分析
濕熱環境的作用會導致復合材料本身的力學性能變化。 試驗研究表明，單向復合材料的力學性能在一定的濕熱范圍內單調變化，另一方面，濕熱環境在復合材料結構內產生濕熱變形與應力，導致基體、纖維或界面發生變化或破壞，從而使復合材料結構的剛度和強度發生變化。
濕熱應變可由下式表示
其中，熱應變為
濕度應變為
于是
損傷萌生準則和損傷演化準則等可以參考http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1206124
通過編寫umat子程序，可以計算得到以下結果
圖 1 損傷演化(上:纖維損傷；下:纖維間損傷)和載荷位移曲線
圖 2 濕熱環境對極限載荷的影響
參考文獻：劉玉佳, 燕瑛, 何明澤, et al. 濕/熱/力耦合條件下復合材料結構漸進損傷仿真[J]. 北京航空航天大學學報, 2012(03):103-107+112.
展開 考慮纖維隨機取向的復合材料漸進損傷分析在abaqus中umat子程序的實現
目前針對復合材料的分析中，絕大部分并未考慮材料隨機性對仿真結果的影響。鑒于此，本文通過Umat子程序將材料隨機性引入復合材料的漸進損傷分析中，對比了不同的隨機分布對仿真結果的影響。
本文的仿真對象為一種短切纖維復合材料(芳綸紙)，主要從宏觀的角度研究了短纖維取向隨機性對計算結果的影響。
材料的隨機性一般可以認為服從正態分布或者weibull分布。正態分布可以通過Box-Muller算法實現。Box-Muller算法是通過服從均勻分布的隨機變量，來構建服從正態分布隨機變量的一種方法。具體實現方法為：選取兩個服從
[0,1]
上均勻分布的隨機變
量
U
1
、
U
2
，
X
、
Y
滿足
則
X
與
Y
服從均值為0，方差為
1
的正態分布。
通過上述算法，可以在Fortran中生成纖維取向在[0,90]之間服從正態分布的隨機數，以下為部分代碼
Fortran中生成服從Weibull分布隨機數的方法可以參照文獻[1]。
復合材料的損傷萌生準則和損傷演化準則可以參考https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1260993。與之不同的是由于芳綸紙厚度很小，本文中只考慮了材料的面內損傷行為。
以下各圖為仿真得到的結果
圖 1 纖維取向的隨機分布示意圖
圖 2 正態分布直方圖
圖 3 材料中彌散性損傷的演化過程
圖 4 不同取向分布下的載荷位移曲線
通過上述結果可以發現隨機性的引入會明顯影響數值仿真的結果，需要恰當考慮材料的隨機性。
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(1)Abaqus內嵌的二維失效判據及其使用方法
(Tsai-Wu,Tsai-Hill,Maxs,Hashin準則等)
(2)復合材料漸進失效理論詳解（包含本構關系、損傷起始、損傷演化）
(3)Abaqus內嵌二維hashin漸進損傷分析方法（Abaqus/Standard、Abaqus/Explicit）
練習：
(1)復合材料層壓板多種失效判據使用-開孔板平面應力模型
(2)開孔板拉伸模型漸進損傷分析
第二天
下午
3.
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UMAT/VUMAT從入門到進階子程序集合——Progressive damage analysis of Laminated Composites（PDALAC）層合板漸進損傷分析
==前情須知：以下內容為外網搬運，屬于難得的高質量子程序集合，由于完全開源，內容不涉及侵權，不涉及抄襲，內容收費并非版權收費==
適用人群：
1、關注復合材料漸進損傷分析的研究者
2、ABAQUS二次開發子程序編寫復合材料本構需求者
3、具備一定的自主學習能力和FORTRAN程序閱讀能力者
4、具備一定的英文閱讀能力的人（單詞不認識ctrl+c\ctrl+v查一下都不會的別碰）
5、不適合不具備獨立思考能力的人
6、歡迎各位大佬交流，如果有質量比較好的代碼互相分享，可以直接加我QQ互幫互助，計算力學相關來者不拒
由于技術鄰發帖內容有限，有需求的可以下載PDF深入了解本貼內容。
UMATVUMAT從入門到進階子程序集合——Progressive damage analysis of Laminated Composites（PDALAC）層合板漸進損傷分析系列.pdf
以下為付費內容部分展示
新手區：
進階區：
展開 【10月18日-20日 杭州】2019年第三期Abaqus復合材料培訓班
第一天主要講解如何使用Abaqus對不同類型復合材料結構進行基本建模分析，通過基礎班的課程學習，學員能夠掌握Abaqus復合材料結構建模分析的基本方法，包括復合材料殼單元、連續殼單元、實體單元建模，顯式求解器及隱式求解器求解的使用，靜力學與動力學問題的求解等，能夠掌握基本層壓板、復雜層壓板、加筋板、夾層板等多種復合材料結構的建模與分析。
第二天主要講解復合材料失效理論、面內漸進損傷分析、層間/界面漸進損傷分析等內容；通過提高班課程的學習，學員能夠掌握Abaqus初始損傷分析、漸進損傷分析、基于Cohesive內聚力模型的層間/界面漸進損傷分析、基于VCCT虛擬裂紋閉合技術的層間/界面裂紋擴展分析以及VUMAT子程序開發與應用等。
第三天主要講解多種復合材料子程序的開發、Puck失效理論子程序實現、材料非線性表征、率相關特定表征等方面的內容。通過該課程學習，能夠掌握復合材料UVARM子程序、USDFLD子程序、VUSDFLD子程序、UMAT子程序、VUMAT子程序的開發，能夠基于VUMAT子程序進一步針對Puck失效理論、材料非線性、率相關性進行深入開發。
講師介紹
從事復合材料設計與分析工作十多年，具有扎實的理論基礎和豐富的工程經驗，精通Abaqus復合材料分析及各類程序開發，曾參與編寫多部復合材料專著，發表論文20余篇。
培訓大綱
培訓講義
培訓費用
標準費用：3980元/人，含培訓費、講義費、資料費及證書費。
食宿可統一安排，費用自理；
若單獨報名前兩天基礎班，費用：2500元/人；
若單獨報名第三天高級班，費用：1500元/人。
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5、不適合不具備獨立思考能力的人
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展開 【10月18日-20日 杭州】2019年第三期Abaqus復合材料培訓班
第一天主要講解如何使用Abaqus對不同類型復合材料結構進行基本建模分析，通過基礎班的課程學習，學員能夠掌握Abaqus復合材料結構建模分析的基本方法，包括復合材料殼單元、連續殼單元、實體單元建模，顯式求解器及隱式求解器求解的使用，靜力學與動力學問題的求解等，能夠掌握基本層壓板、復雜層壓板、加筋板、夾層板等多種復合材料結構的建模與分析。
第二天主要講解復合材料失效理論、面內漸進損傷分析、層間/界面漸進損傷分析等內容；通過提高班課程的學習，學員能夠掌握Abaqus初始損傷分析、漸進損傷分析、基于Cohesive內聚力模型的層間/界面漸進損傷分析、基于VCCT虛擬裂紋閉合技術的層間/界面裂紋擴展分析以及VUMAT子程序開發與應用等。
第三天主要講解多種復合材料子程序的開發、Puck失效理論子程序實現、材料非線性表征、率相關特定表征等方面的內容。通過該課程學習，能夠掌握復合材料UVARM子程序、USDFLD子程序、VUSDFLD子程序、UMAT子程序、VUMAT子程序的開發，能夠基于VUMAT子程序進一步針對Puck失效理論、材料非線性、率相關性進行深入開發。
講師介紹
從事復合材料設計與分析工作十多年，具有扎實的理論基礎和豐富的工程經驗，精通Abaqus復合材料分析及各類程序開發，曾參與編寫多部復合材料專著，發表論文20余篇。
培訓大綱
培訓講義
培訓費用
標準費用：3980元/人，含培訓費、講義費、資料費及證書費。
食宿可統一安排，費用自理；
若單獨報名前兩天基礎班，費用：2500元/人；
若單獨報名第三天高級班，費用：1500元/人。
展開 【12月7日-9日 西安】Abaqus復合材料分析技術培訓班-三天
基礎班為期兩天，第一天主要講解如何使用Abaqus對不同類型復合材料結構進行建模分析，通過基礎班的課程學習，學員能夠掌握Abaqus復合材料結構建模分析的基本方法，包括復合材料殼單元、連續殼單元、實體單元建模，顯式求解器及隱式求解器的使用，靜力學與動力學問題的求解等，能夠掌握基本層壓板、復雜層壓板、加筋板、夾層板等多種復合材料結構的建模與分析。
基礎班第二天主要講解復合材料失效理論、面內漸進損傷分析、層間/界面漸進損傷分析、三維VUMAT子程序開發等內容；通過提高班課程的學習，學員能夠掌握Abaqus初始損傷分析、漸進損傷分析、基于Cohesive內聚力模型的層間/界面漸進損傷分析、基于VCCT虛擬裂紋閉合技術的層間/界面裂紋擴展分析以及VUMAT子程序開發與應用等。
高級班安排在第三天，主要講解多種復合材料子程序的開發、Puck失效理論子程序實現、材料非線性表征、率相關特定表征、子程序調試等方面的內容。通過該課程學習，能夠掌握復合材料UVARM子程序、USDFLD子程序、VUSDFLD子程序、UMAT子程序、VUMAT子程序的開發，能夠基于VUMAT子程序進一步針對Puck失效理論、材料非線性、率相關性進行深入開發。該課程幾乎全部涉及程序開發，適合已掌握Abaqus基礎復合材料建模，在失效理論、程序開發、論文發表方面有更深入需求的研究生和科研人員。
學員可根據自身的條件和需求選擇適合自己的課程進行學習。
【基礎班課程大綱】：
【高級班課程大綱】：
【培訓講義】：
該培訓采用獨家內部講義，該講義分為20個部分，共計256頁，每一部分形成獨立章節，從基本建模操作、理論講解、公式推導到程序編寫全面覆蓋。
展開 技術鄰Abaqus復合材料高級培訓定制（長期有效）
隨著復合材料在各個領域的廣泛應用，復合材料仿真分析方面的需求也越來越多，為滿足高校、企業、科研院所的工作需求，特依托技術鄰平臺針對高校、企業、科研院所提供內部培訓服務。
【課程內容、目標及適用群體】：
該課程分為基礎班和高級班兩個階段，分別針對不同的群體。
基礎班為期兩天，第一天主要講解如何使用Abaqus對不同類型復合材料結構進行建模分析，通過基礎班的課程學習，學員能夠掌握Abaqus復合材料結構建模分析的基本方法，包括復合材料殼單元、連續殼單元、實體單元建模，顯式求解器及隱式求解器求解的使用，靜力學與動力學問題的求解等，能夠掌握基本層壓板、復雜層壓板、加筋板、夾層板等多種復合材料結構的建模與分析。
基礎班第二天主要講解復合材料失效理論、面內漸進損傷分析、層間/界面漸進損傷分析、三維VUMAT子程序開發等內容；通過提高班課程的學習，學員能夠掌握Abaqus初始損傷分析、漸進損傷分析、基于Cohesive內聚力模型的層間/界面漸進損傷分析、基于VCCT虛擬裂紋閉合技術的層間/界面裂紋擴展分析以及VUMAT子程序開發與應用等。
基礎班課程大部分都基于Abaqus/CAE進行操作，一小部分需要開發程序，適合尚不熟悉Abaqus復合材料分析的在校學生及工程單位CAE分析人員。
高級班主要講解多種復合材料子程序的開發、Puck失效理論子程序實現、材料非線性表征、率相關特定表征等方面的內容。通過該課程學習，能夠掌握復合材料UVARM子程序、USDFLD子程序、VUSDFLD子程序、UMAT子程序、VUMAT子程序的開發，能夠基于VUMAT子程序進一步針對Puck失效理論、材料非線性、率相關性進行深入開發。
展開 
Abaqus 復合材料雷擊后的電-熱-力多場耦合分析
根據焦耳熱定律，雷電流流過時由材料電阻產生的大量焦耳熱量使材料溫度上升，導致材料出現燒蝕損傷。燒蝕損傷也會使材料的導電性和導熱性能降低。受到雷擊作用后，復合材料的性能必然會下降，因此還需要對雷擊后復合材料的剩余強度進行分析，定量計算雷擊對復合材料承載力的影響。
對復合材料的雷擊分析可以分為兩個步驟：1 電-熱強耦合分析，2 考慮初始燒蝕損傷的復合材料漸進損傷分析。
電-熱強耦合分析
電流流過導體的過程中，所耗散的能量會轉化為熱能，即產生焦耳熱。電場控制方程為
電流流過導體耗散的能量可以通過焦耳定律描述
熱流密度可以表示為
這里假設耗散的電能全部轉換為熱量，則ηv=1.
熱傳導方程可以用下式描述
美國軍用標準給出了雷電載荷的波形
選取電流幅值最大的A段作為初始雷擊進行分析，A段電流可以用下式描述
A段電流波形如下
最后
建立如圖所示的平板進行電-熱耦合分析
可以得到平板中心點處不同時間的溫度分布如圖所示
考慮初始燒蝕損傷的復合材料漸進損傷分析
通過電-熱耦合分析得到溫度場后，可以根據溫度場確定雷擊導致的燒蝕區域。通過USDFLD子程序標記燒蝕的單元，并將其損傷設置為1.然后結合UMAT子程序，采用hashin準則https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1206124對含初始損傷的復合材料平板進行漸進損傷分析，以獲得其剩余強度。計算得到的損傷云圖和載荷位移曲線如圖所示。
可以發現，在拉伸載荷作用下，復合材料從雷擊點處開始發生破壞，失效過程與中心開孔板類似。通過修改不同的電流峰值，可以定量得到雷擊對復合材料強度的影響。
最后,歡迎通過公眾號"320科技工作室"聯系我們.
展開 ABAQUS分析之美——UMAT漸進損傷強度分析案例轉載
《ABAQUS分析之美》里面的UMAT漸進損傷強度的案例，對程序和理論進行了詳細的說明，讓我有種豁然開朗的感覺，感謝編寫此書的各位老師，建議大家有條件購買此書。
Abaqus 復合材料雷擊后的電-熱-力多場耦合分析
根據焦耳熱定律，雷電流流過時由材料電阻產生的大量焦耳熱量使材料溫度上升，導致材料出現燒蝕損傷。燒蝕損傷也會使材料的導電性和導熱性能降低。受到雷擊作用后，復合材料的性能必然會下降，因此還需要對雷擊后復合材料的剩余強度進行分析，定量計算雷擊對復合材料承載力的影響。
對復合材料的雷擊分析可以分為兩個步驟：1 電-熱強耦合分析，2 考慮初始燒蝕損傷的復合材料漸進損傷分析。
電-熱強耦合分析
電流流過導體的過程中，所耗散的能量會轉化為熱能，即產生焦耳熱。電場控制方程為
電流流過導體耗散的能量可以通過焦耳定律描述
熱流密度可以表示為
這里假設耗散的電能全部轉換為熱量，則ηv=1.
熱傳導方程可以用下式描述
美國軍用標準給出了雷電載荷的波形
選取電流幅值最大的A段作為初始雷擊進行分析，A段電流可以用下式描述
A段電流波形如下
建立如圖所示的平板進行電-熱耦合分析
可以得到平板中心點處不同時間的溫度分布如圖所示
考慮初始燒蝕損傷的復合材料漸進損傷分析
通過電-熱耦合分析得到溫度場后，可以根據溫度場確定雷擊導致的燒蝕區域。通過USDFLD子程序標記燒蝕的單元，并將其損傷設置為1.然后結合UMAT子程序，采用hashin準則https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1206124對含初始損傷的復合材料平板進行漸進損傷分析，以獲得其剩余強度。計算得到的損傷云圖和載荷位移曲線如圖所示。
可以發現，在拉伸載荷作用下，復合材料從雷擊點處開始發生破壞，失效過程與中心開孔板類似。通過修改不同的電流峰值，可以定量得到雷擊對復合材料強度的影響。
有Abaqus相關的問題可以聯系扣扣1653004885
展開 2019年第三期Abaqus復合材料培訓班開始報名
第一天主要講解如何使用Abaqus對不同類型復合材料結構進行基本建模分析，通過基礎班的課程學習，學員能夠掌握Abaqus復合材料結構建模分析的基本方法，包括復合材料殼單元、連續殼單元、實體單元建模，顯式求解器及隱式求解器求解的使用，靜力學與動力學問題的求解等，能夠掌握基本層壓板、復雜層壓板、加筋板、夾層板等多種復合材料結構的建模與分析。
第二天主要講解復合材料失效理論、面內漸進損傷分析、層間/界面漸進損傷分析等內容；通過提高班課程的學習，學員能夠掌握Abaqus初始損傷分析、漸進損傷分析、基于Cohesive內聚力模型的層間/界面漸進損傷分析、基于VCCT虛擬裂紋閉合技術的層間/界面裂紋擴展分析以及VUMAT子程序開發與應用等。
第三天主要講解多種復合材料子程序的開發、Puck失效理論子程序實現、材料非線性表征、率相關特定表征等方面的內容。通過該課程學習，能夠掌握復合材料UVARM子程序、USDFLD子程序、VUSDFLD子程序、UMAT子程序、VUMAT子程序的開發，能夠基于VUMAT子程序進一步針對Puck失效理論、材料非線性、率相關性進行深入開發。
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