損傷塑性模擬
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
損傷塑性模擬的視頻教程
ABAQUS-鋼筋混泥土梁CDP（混泥土損傷塑性）模擬
本案例基于ABAQUS/Standard模擬了鋼筋混泥土梁CDP（混泥土損傷塑性）受壓模擬，混泥土采用CDP材料本構模型，鋼筋以Embeded 約束嵌入混泥土中，施加位移載荷，輸出應力應變位移云圖，混泥土輸出壓縮拉伸損傷云圖。
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【入門案例01】abaqus鋼筋混凝土構件受力模擬（CAD交互建模+塑性損傷模型定義）
經過本課程學習，你將獲得： 1、混凝土塑性損傷本構模型的定義、參數含義及用法； 2、CAD與abaqus交互建模的實操技巧； 3、鋼筋混凝土構件建模的基本流程與簡便建模技巧（partition、datum等）； 4、相互作用（tie、coupling、embeded等）的用法，含義，與實操技術； 5、位移加載與邊界條件定義的方法； 以上等等。
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損傷塑性模擬的實例教程
參考應變率：ε0
當滿足下列條件時，損傷初始化準則得以滿足：
等效塑性應變認為與應力三軸度和應變率相關聯。
θ^是無量綱溫度，表示為：
其中，θ是當前溫度，θ-melt是熔化溫度，θ_transition是指轉變溫度，在該溫度或低于該溫度時，損傷應變εpl_D的表達式不存在溫度依賴性。材料參數必須在轉變溫度或低于轉變溫度時測量。
損傷的發展可以公式化為:
公式中分母表示單元失效對應的Johnson-cook等效塑性應變，公式為：
分子表示為等效塑性應變增量，公式為：
公式中可以看到，損傷隨著塑性應變的增大不斷累積，直至材料的失效，通過損傷變量進一步與晶體材料的屈服面或者彈性性能的退化可以實現材料彈-塑-損傷的耦合模擬，當不對其進行耦合時，可以用來判斷材料的失效狀態與相關參數的關系。
參考文獻：《Crystal plasticity finite element modeling and simulation of diamond cutting of polycrystalline copper》編寫對應的材料子程序。在huang晶體塑性程序的基礎上，調用johnson-cookd損傷函數，編寫過程中，需要自定義響應的狀態變量，如等效塑性應變，等效塑性應變率，損傷變量，以及是否進行損傷單元的刪除分析。其中等效塑性應變增量的計算，通過滑移系統的分切應力與對應滑移系統剪切應變的乘積絕對值之后與等效應力的比值獲得。并最終實現損傷的表征，采用umat子程序進行編寫。
展開 有限元模擬是一種通過將復雜結構離散化為有限個簡單單元，從而進行數值計算的方法。在鋼筋混凝土梁的塑性損傷研究中，這一方法能夠詳細分析結構在不同荷載條件下的力學行為，并預測損傷的發生和發展過程?；驹戆ㄓ邢拊x散化，即將連續的梁結構分割成小單元，以及數值計算方法，通過計算機模擬各單元之間的力學響應。
塑性損傷模型是有限元模擬中的核心部分，它通過引入損傷因子來描述混凝土材料在受到拉伸或壓縮荷載時的塑性變形和損傷演化。常用的損傷因子包括裂縫寬度因子、損傷變量因子和損傷積累因子，這些因子能夠量化混凝土內部的裂紋狀態及其力學性能的變化。例如，裂縫寬度因子用于描述混凝土裂縫的演化情況，而損傷積累因子則反映整個荷載過程中材料的累積損傷。
在有限元模擬中，首先需要建立準確的鋼筋混凝土梁模型，包括幾何形狀、材料屬性和邊界條件等。隨后，通過數據采集與預處理，獲取模擬所需的各項參數。特征提取與降維技術則有助于從大量數據中提取關鍵信息，提高模擬的效率和準確性。損傷分類方法則用于根據模擬結果對梁的損傷程度進行評估和分類。
展開 混凝土規范上把混凝土本構用分段函數來表達的，有上升段和水平段，極限壓縮應變為0.0033（日本0.0035，與中國規范上升段化簡后一樣）如下圖：
中國規范：
日本規范：
而實際上混凝土本構包含上升段和下降段，特別對于下降段，混凝土內裂縫逐漸發展，卸載時彈性軟化，非線性彈性和彈塑性理論很難描述這一特性。
損傷模型可以考慮由于損傷積累而導致裂縫逐漸擴展，從而導致混凝土剛度軟化。混凝土塑性損傷模型可以用來分析混凝土結構在低周往復荷載和動載作用下，混凝土微觀損傷導致剛度軟化的模擬.
abaqus里CDP-model的應力應變關系可以采用《混凝土結構設計規范》附錄C給出的本構關系（如下圖）：
本次模擬采用C50,具體參數如下：
與規范應力應變關系對比圖（模擬的不太理想，以后改進）：
混凝土受壓卸載時剛度軟化示意圖如下:
本次abaqus模擬的混凝土試件往復加載卸載受壓時的應力應變關系履歷如下圖所示，無損傷混凝土卸載剛度與初始彈性模量一致（綠色），也是我們通常的處理方式，而考慮損傷的混凝土卸載剛度變小，且隨著塑性應變的發展，剛度越來越?。S綠色，圖中斜線方便觀察剛性斜率而設）。
來源：有限元仿真
展開 混凝土的細觀結構決定著其宏觀破壞行為，對混凝土在結構尺度上采用細觀模型將導致巨大的計算量而難以實現，表征體元（?REV）?方法可選取一定的平均范圍來描述混凝土的性質和行為，這對于理解和模擬混凝土的損傷機理至關重要。
本案例在Abaqus內采用Random Sphere RVE 3D（Mesh）V1.0 – AbyssFish插件進行建模，建立的混凝土細觀結構代表性體積單元(Representative Volume Element, RVE)在幾何上具備周期性邊界條件(Periodic Boundary Conditions, PBC)，包含砂漿、骨料-水泥界面過渡區(Interfacial Transition Zone, ITZ)、骨料三相材料。
案例中砂漿采用混凝土塑性損傷本構模型(Concrete Damaged plasticity Model, CDP)，骨料-水泥界面過渡區采用弱化的砂漿模型。
對代表體單元施加單軸壓縮荷載工況，對模型提交分析并查看結果。
從模擬結果反映出混凝土的損傷首先發生在骨料與水泥的界面過渡區，并向沿著界面過渡區向砂漿基體周圍擴散。
編輯
混凝土表征體單元最終會因產生貫穿裂紋而發生破壞。
展開 最后發布一條訊息：POLARIS_CDP插件升級到V2.3版本，更新內容如下：
極限應力改為峰值應力，并將其默認值顯示在輸入框中，且會將隨彈性模量和強度的變化而變化；
應力應變曲線不與損傷數據一起截斷，取截斷應力為峰值應力的百分之一；
規范生成失敗的提示信息。
修改的內容不影響原有插件使用，主要提高插件的適應性和友好性，需要更新的小伙伴請盡快和我聯系（需提供技術鄰購買記錄和信息）。
下載地址：2010規范用C50混凝土損傷塑性本構關系數據
損傷塑性模擬的相關專題、標簽、搜索
損傷塑性模擬的最新內容
文章名稱《Concurrent multi-scale crush simulations with a crystal plasticity model》
DOI：10.1016/j.tws.2011.12.019
在汽車防撞梁、吸能盒和薄壁管結構中，壓潰吸能能力直接影響結構安全性。傳統有限元分析通常采用各向同性塑性模型，通過宏觀應力–應變曲線描述材料響應。但實際金屬材料并不是“均勻黑箱
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晶體塑性模擬中的大變形網格重劃分4個月前
參考文獻《Large-deformation crystal plasticity simulation of microstructure and microtexture evolution through adaptive remeshing》
在我們進行大變形晶體塑性時，做到后期，最常見的“翻車點”不是本構收斂性問題，而是網格畸變：單元被壓扁/拉長后，數值誤差會明顯放大，輕則結果不準，
abaqus損傷模擬？5個月前
采用xfem做壓縮模擬，觀察裂紋擴展，如果選擇最大主應力的話，abaqus這里是不是要選擇材料的最大抗拉強度，還有這里損傷演化一般是不是選1或者0.05就可以了？？？
隨著汽車、航天與消費性電子等產業對輕量化高性能材料的需求日益提升，對于短纖∕長纖增強熱塑性塑料（Fiber Reinforced Thermoplastic，FRT）射出成型的先進模擬技術需求也隨之增加。然而，傳統的CAE方法往往無法準確模擬這些材料的行為。為了解決這項挑戰，AirGo與Moldex3D共同發表了最新白皮書《ATLAS-AI: Accurate yet Faster CAE Simulation
參考文獻：《A straightforward 3D polycrystal plasticity finite element method for dynamic/static recrystallization simulation》
文章doi：10.1016/j.jmst.2024.09.005
在這個文章中，作者提出了一種直接在 CPFEM 中實現 DRX/SRX 的方法，以位錯密度為核心變量
ABAQUS二維混凝土細觀靜力學單軸壓縮損傷破壞模擬
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該子程序為ABAQUS用戶自定義材料模型（VUMAT），用于模擬復合材料的非線性力學行為。其核心功能包含三部分：首先基于正交各向異性彈性本構更新應力，通過材料屬性計算剛度矩陣并響應應變增量；其次實現彈塑性修正，采用J2流動理論判斷屈服狀態，通過牛頓迭代求解塑性變形并更新應力；最后建立漸進損傷模型，分別針對纖維方向（拉伸/壓縮失效）和基體方向（通過180°平面搜索臨界斷裂面）定義損傷初始判據，結合斷裂能與特征長度控制損傷演化過程
上篇文章介紹了ABAQUS通過CT或切片數據重建混凝土多組分三維細觀模型。本案例介紹采用CDP材料對三維重建的混凝土細觀模型進行損傷斷裂數值模擬有限元分析。
ABAQUS模型重建完成后，在屬性里建立骨料、砂漿、ITZ材料參數，并替換截面內原有的空材料，這里砂漿及ITZ可使用EasyCDP插件直接生成混凝土損傷塑性材料，由于不考慮骨料的損傷破壞，因此不必設置骨料的損傷參數
Damask2.0.3版本是最后一個和Abaqus有接口的版本，在Damask2.0.3的官網中已經進行了聲明，目前最新的版本已經不支持和Abaqus聯合使用。但是Damask和abaqus聯合使用仍然是學習晶體塑性有限元方法不錯的工具。我曾使用過Abaqus聯合damask平臺，這里我對使用過程中個人的一點經驗進行簡單的介紹，希望各位讀者在研究過程中少一些技術上的障礙。
1.軟件安裝
