ABAQUS塑性損傷本構(gòu)的案例
約束混凝土cdp塑性損傷本構(gòu)，mander混凝土本構(gòu)模型 ￥10
約束混凝土本構(gòu)，mander混凝土本構(gòu)，自己做的箍筋約束方柱和圓柱本構(gòu)模型，表格只要輸入相關(guān)參數(shù)，自動(dòng)生成ABAQUS塑性損傷本構(gòu)關(guān)系。
ABAQUS混凝土損傷塑性模型損傷因子對(duì)本構(gòu)關(guān)系影響 附c40~c45混凝土損傷因子ABAQUS輸入
但是ABAQUS塑性損傷模型除了能模擬單調(diào)加載的混凝土行為外，更重要的功能就是模擬循環(huán)、動(dòng)態(tài)荷載下的混凝土反應(yīng)，在結(jié)構(gòu)的抗震性能分析能起到很好的作用。
在動(dòng)荷載作用下，混凝土在受力過(guò)程中拉伸和壓縮都會(huì)產(chǎn)生損傷造成的裂縫開(kāi)展，從而導(dǎo)致材料剛度退化。CDP 模型就假定混凝土材料主要因?yàn)槔扉_(kāi)裂和壓縮破碎而破壞，拉伸和壓縮采用不同的損傷因子來(lái)描述這種剛度退化，詳見(jiàn)圖 1、圖 2。
圖中E0是材料初始未受損的彈性剛度。損傷變量dc和dt分別為壓縮和拉伸條件下的損傷因子，表示彈性剛度的退化。損傷后的彈性模量為（1-dc）E0，或（1-dt）E0。損傷因子dc或dt=0時(shí)表示沒(méi)有損傷，dc或dt=1時(shí)表示材料失去強(qiáng)度。
那么混凝土的塑性損傷本構(gòu)模型中的損傷因子到底對(duì)混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線有什么影響呢？讓我們采用100mm*100mm*300mm的混凝土棱柱體模型來(lái)做個(gè)測(cè)試看一下。
依然采用C110級(jí)混凝土的本構(gòu)關(guān)系，混凝土的屈服應(yīng)力和非彈性應(yīng)變表格如下。子選項(xiàng)中損傷參數(shù)和非彈性應(yīng)變關(guān)系的表格也在圖中給出。
但是注意上圖中紅色框部分默認(rèn)是不填的，即下圖中的混凝土壓縮損傷——拉伸恢復(fù)因子wt，混凝土拉伸損傷——壓縮復(fù)原因子wc，默認(rèn)是不填的。
因?yàn)镃DP模型假定混凝土從拉伸到壓縮時(shí)裂縫會(huì)閉合，剛度會(huì)恢復(fù)；從壓縮到拉伸時(shí)裂縫仍然存在，剛度不會(huì)恢復(fù)。因此在ABAQUS中不填的話默認(rèn)wt(拉伸剛度恢復(fù)因子)=0，wc(壓縮剛性恢復(fù)因子)=1.
下圖為損傷因子和剛度恢復(fù)因子在混凝土載荷循環(huán)中對(duì)混凝土本構(gòu)模型的影響。
展開(kāi) Abaqus混凝土 塑性損傷本構(gòu) ￥40
包含各種搜集到的以及自我制作的abaqus混凝土本構(gòu)，需要手動(dòng)輸入強(qiáng)度即可，根據(jù)自己需要選擇
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快速查詢混凝土彈模和拉壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值.xlsx
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Abaqus鋼管混凝土塑性受拉及受壓應(yīng)力應(yīng)變本構(gòu)模型及損傷因子 ￥5
<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);">韓林海</span>所開(kāi)發(fā)的約束混凝土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系模型，以及損傷因子，其中受壓本構(gòu)以及受拉本構(gòu)以及其損傷因子均有，且附帶鋼材料的二次流塑模型，可直接輸入abaqus進(jìn)行分析，均具有完美下降段。</p><p class="ql-align-justify"><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202511/attachment/66d3ae0e7f464f3c8a0a386084e4e134.png" style="display: inline-block;" data-regular="true"><img src="https://img.jishulink.com/202511/attachment/66d3ae0e7f464f3c8a0a386084e4e134.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202511/attachment/66d3ae0e7f464f3c8a0a386084e4e134.png?
展開(kāi) abaqus三維復(fù)合材料彈塑性+漸進(jìn)損傷本構(gòu)模型-3D VUMAT ￥145
對(duì)于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的模擬，在<a href="/major/ABAQUS中，集成了二維Hashin失效準(zhǔn)則與多種損傷演化準(zhǔn)則，但缺少三維的復(fù)合材料本構(gòu)模型。
參考一篇已發(fā)表的SCI文章，使用Fortran語(yǔ)言建立三維平紋織物復(fù)合材料彈塑性、漸進(jìn)損傷本構(gòu)模型-Vumat子程序。平紋織物復(fù)合材料在1方向和2方向絲束性能近似相同。
該程序是博士期間學(xué)習(xí)復(fù)材子程序的小部分總結(jié)，編程結(jié)構(gòu)并不是非常漂亮及完美，但確保能順利運(yùn)行，且單元驗(yàn)證結(jié)果與理論公式一致，介意請(qǐng)勿拍。
程序中塑性迭代部分并非主流的牛頓-拉夫遜和梯度下降方法，但經(jīng)過(guò)驗(yàn)證能夠適用于該模型，介意請(qǐng)勿拍。
附件內(nèi)容：1. inp算例模型(低速?zèng)_擊工況，1/4模型，層間使用cohesive element) 2. 子程序 3 .使用方法 4.參考論文名稱
首先介紹該子程序的使用方法與效果
1. 在ABAQUS中建立三維復(fù)合材料模型，這里建立一個(gè)簡(jiǎn)單的方塊。賦給材料方向，1,2方向分別表示絲束的方向，3方向表示垂直于1，2的方向，也就是面外方向。
2. 建立材料屬性
3. 建立顯示Explicit計(jì)算時(shí)間步，時(shí)間0.005，在場(chǎng)輸出中勾選輸出 SDV和 STATUS.
4. 劃分網(wǎng)格，賦給Explicit 3D stress單元類型，邊界條件根據(jù)需要設(shè)定即可，此處不再贅述。此處劃分為一個(gè)單元，使用12方向往復(fù)加載卸載。建立Job，提交模型前在Job中選擇該子程序，設(shè)置雙精度計(jì)算。
5. 查看結(jié)果，等效塑性應(yīng)變?cè)谛遁d時(shí)沒(méi)有變化，再次加載時(shí)剪切應(yīng)力按照原來(lái)的路徑返回，剪切損傷在卸載時(shí)也保持不變。
6. 將該子程序應(yīng)用在低速?zèng)_擊模型中，可以順利運(yùn)行。
接下來(lái)簡(jiǎn)要介紹該子程序的相關(guān)理論，子程序、參考的論文名稱以及輸入材料參數(shù)的對(duì)應(yīng)含義打包在附件中。
展開(kāi) Abaqus考慮拉壓不對(duì)稱的樹(shù)脂彈塑性損傷本構(gòu)vumat子程序開(kāi)發(fā)
RVE代表體積單元
RVE模型由纖維和樹(shù)脂構(gòu)成，一般假設(shè)纖維是橫觀各向同性線彈性材料，樹(shù)脂則為彈塑性材料。本文通過(guò)在屈服準(zhǔn)則中引入拉壓非對(duì)稱參量，研究了樹(shù)脂的拉壓不對(duì)稱彈塑性損傷行為。
由于樹(shù)脂的屈服行為與靜水壓力相關(guān)，這里采用下式所示的拋物面屈服準(zhǔn)則。
式中J2為偏應(yīng)力的第二不變量，I1為應(yīng)力第一不變量，σt和σc為拉壓屈服應(yīng)力
采用非關(guān)聯(lián)塑性流動(dòng)準(zhǔn)則，如下所示。
式中σvm為mises等效應(yīng)力，P為靜水壓力，α為材料參數(shù)
損傷萌生準(zhǔn)則如下所示
式中J2和I1為無(wú)損應(yīng)力下的不變量。
為了降低模型的網(wǎng)格依賴性，損傷演化采用特征長(zhǎng)度相關(guān)的指數(shù)模型
式中，rm為損傷內(nèi)變量，am為特征長(zhǎng)度相關(guān)的材料參數(shù)。
Melro的文章中給出了通過(guò)Simpson積分和弦截法計(jì)算Am的方法，實(shí)際計(jì)算發(fā)現(xiàn)通過(guò)該方法計(jì)算的am效果不是太理想，因此本文未對(duì)am進(jìn)行迭代，直接采用其初值進(jìn)行仿真計(jì)算，如下所示。
計(jì)算流程如下
計(jì)算流程圖
根據(jù)上文的彈塑性損傷模型編寫(xiě)了vumat子程序，并通過(guò)單胞模型進(jìn)行了驗(yàn)證，計(jì)算結(jié)果如下圖所示。
abaqus單胞模型
拉伸載荷下的應(yīng)力應(yīng)變曲線
壓縮載荷下的應(yīng)力應(yīng)變曲線
展開(kāi) 混凝土彈塑性損傷本構(gòu)模型在Abaqus中vumat子程序的實(shí)現(xiàn)
混凝土彈塑性本構(gòu)
混凝土的受力非線性行為同時(shí)包含微裂縫(微缺陷)和塑性流動(dòng)這兩種微觀機(jī)制的影響，導(dǎo)致混凝土材料具有以如下顯著特征：
1)峰值應(yīng)力后存在不穩(wěn)定區(qū)域并伴隨明顯的剛度退化和強(qiáng)度軟化；
2)加卸載時(shí)的滯回特性：變形超過(guò)定的閥值后，混凝土完全卸載后存在著不可恢復(fù)變形；
3)有側(cè)限(如雙軸受壓應(yīng)力狀態(tài))時(shí)材料的強(qiáng)度和延性明顯增大；
4)由于拉應(yīng)力的影響，二維拉壓應(yīng)力下混凝土的受壓強(qiáng)度較一維抗壓強(qiáng)度低，即所謂的拉壓軟化效應(yīng)(vcccllio and Collins，1986)；
5)單邊效應(yīng)：受拉強(qiáng)度和受壓強(qiáng)度明顯不同；損傷特別是受拉時(shí)的損傷具有明顯的方向性：荷載反向后受拉裂縫閉合會(huì)導(dǎo)致混凝土的剛度恢復(fù)
二。vumat子程序的實(shí)現(xiàn)
本文作者根據(jù)上述本構(gòu)，參考如下的子程序編寫(xiě)流程可以實(shí)現(xiàn)vumat子程序的編寫(xiě)。
從而可以模擬混凝土的塑性損傷，結(jié)果如下所示：
結(jié)果表明，本文所編寫(xiě)的子程序準(zhǔn)確有效。
參考文獻(xiàn)：
吳建營(yíng)，《基于損傷能釋放率的混凝土彈塑性損傷本構(gòu)模型及其在結(jié)構(gòu)非線性分析中的應(yīng)用》
最后， 如果您有abaqus二次開(kāi)發(fā)相關(guān)需求或者擅長(zhǎng)某一領(lǐng)域，都可以加入通過(guò)公眾號(hào)聯(lián)系我們~~
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展開(kāi) Abaqus通過(guò)VUMAT子程序?qū)崿F(xiàn)混凝土拉壓不對(duì)稱彈塑性損傷本構(gòu)模型
混凝土在外載荷作用下的非線性行為中同時(shí)包含微裂縫和塑性流動(dòng)這兩種微觀機(jī)制的影響。在考慮混凝士等準(zhǔn)脆性材料的非彈性力學(xué)行為方面，連續(xù)損傷力學(xué)模型可以通過(guò)不同的方式來(lái)描述材料剛度和強(qiáng)度的退化以及單邊效應(yīng)。真正意義上的彈塑性損傷本構(gòu)模型：不僅考慮卸載時(shí)不可恢復(fù)塑性變形的影響，而且還應(yīng)該考慮損傷和塑性的雙向耦合效應(yīng)。
彈性階段應(yīng)力應(yīng)變滿足如下關(guān)系
通過(guò)對(duì)應(yīng)力進(jìn)行譜分解，可得
式中，σ 為名義應(yīng)力，d 為損傷，d=1-exp(-εp/ρ0)，公式右端σ為有效應(yīng)力的正負(fù)分解。
拉壓屈服函數(shù)如下所示
屈服后，塑性流動(dòng)由下式定義
按照彈性預(yù)測(cè)-塑性修正-損傷修正的流程，通過(guò)在主應(yīng)力空間進(jìn)行譜分解，結(jié)合徑向返回算法，本文編寫(xiě)了混凝土彈塑性損傷的VUMAT子程序。
通過(guò)對(duì)單胞的單向拉壓模擬可以計(jì)算得到混凝土的應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)如下圖所示。
拉伸損傷演化過(guò)程
壓縮損傷演化過(guò)程
不同圍壓下的應(yīng)力應(yīng)變曲線
可以發(fā)現(xiàn)，隨著圍壓增大，混凝土壓縮強(qiáng)度提高
展開(kāi) Abaqus通過(guò)VUMAT子程序?qū)崿F(xiàn)混凝土拉壓不對(duì)稱彈塑性損傷本構(gòu)模型
混凝土在外載荷作用下的非線性行為中同時(shí)包含微裂縫和塑性流動(dòng)這兩種微觀機(jī)制的影響。在考慮混凝士等準(zhǔn)脆性材料的非彈性力學(xué)行為方面，連續(xù)損傷力學(xué)模型可以通過(guò)不同的方式來(lái)描述材料剛度和強(qiáng)度的退化以及單邊效應(yīng)。真正意義上的彈塑性損傷本構(gòu)模型：不僅考慮卸載時(shí)不可恢復(fù)塑性變形的影響，而且還應(yīng)該考慮損傷和塑性的雙向耦合效應(yīng)。
彈性階段應(yīng)力應(yīng)變滿足如下關(guān)系
通過(guò)對(duì)應(yīng)力進(jìn)行譜分解，可得
式中，σ 為名義應(yīng)力，d 為損傷，d=1-exp(-εp/ρ0)，公式右端σ為有效應(yīng)力的正負(fù)分解。
拉壓屈服函數(shù)如下所示
屈服后，塑性流動(dòng)由下式定義
按照彈性預(yù)測(cè)-塑性修正-損傷修正的流程，通過(guò)在主應(yīng)力空間進(jìn)行譜分解，結(jié)合徑向返回算法，本文編寫(xiě)了混凝土彈塑性損傷的VUMAT子程序。
通過(guò)對(duì)單胞的單向拉壓模擬可以計(jì)算得到混凝土的應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)如下圖所示。
拉伸損傷演化過(guò)程
壓縮損傷演化過(guò)程
不同圍壓下的應(yīng)力應(yīng)變曲線
可以發(fā)現(xiàn)，隨著圍壓增大，混凝土壓縮強(qiáng)度提高
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展開(kāi) 混凝土塑性損傷CDP模型的幾個(gè)問(wèn)題 附2010規(guī)范用C50混凝土損傷塑性本構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)下載
最后發(fā)布一條訊息：POLARIS_CDP插件升級(jí)到V2.3版本，更新內(nèi)容如下：
極限應(yīng)力改為峰值應(yīng)力，并將其默認(rèn)值顯示在輸入框中，且會(huì)將隨彈性模量和強(qiáng)度的變化而變化；
應(yīng)力應(yīng)變曲線不與損傷數(shù)據(jù)一起截?cái)啵〗財(cái)鄳?yīng)力為峰值應(yīng)力的百分之一；
規(guī)范生成失敗的提示信息。
修改的內(nèi)容不影響原有插件使用，主要提高插件的適應(yīng)性和友好性，需要更新的小伙伴請(qǐng)盡快和我聯(lián)系（需提供技術(shù)鄰購(gòu)買記錄和信息）。
下載地址：2010規(guī)范用C50混凝土損傷塑性本構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)
晶體塑性耦合連續(xù)損傷本構(gòu)框架
經(jīng)典文章推薦
《Necking behavior of AA 6022-T4 based on the crystal
plasticity and damage models
是最經(jīng)典的耦合晶體塑性理論和連續(xù)損傷的文章之一，損傷力學(xué)有兩種主要方法。第一種是Gurson提出的基于微觀力學(xué)的損傷模型。在基于微觀力學(xué)的方法中，損傷演化通過(guò)孔隙成核、生長(zhǎng)和聚結(jié)來(lái)描述。對(duì)空穴成核和生長(zhǎng)進(jìn)行了建模，必須使用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定相關(guān)系數(shù)。另一種方法是連續(xù)損傷力學(xué)（CDM）。在CDM框架中，使用應(yīng)力、壓力、溫度和應(yīng)力三軸性確定斷裂應(yīng)變。在這些研究之后，提出了許多改進(jìn)的模型，以包括洛德角和各向異性損傷的影響，
作者在研究中使用的損傷模型基于連續(xù)損傷力學(xué)（CDM）。然而，通過(guò)結(jié)合CPFEM可以預(yù)測(cè)孔隙的萌生、生長(zhǎng)和聚結(jié)行為。此外，材料因損傷而弱化用于描述頸縮后承載能力的突然下降，通過(guò)顯式時(shí)間積分方案進(jìn)行了分析，這為通過(guò)CPFEM預(yù)測(cè)頸縮行為提供了可能性。然而，沒(méi)有預(yù)測(cè)頸縮形狀和載荷位移曲線。為了準(zhǔn)確預(yù)測(cè)頸縮和載荷位移曲線，使用隱式時(shí)間積分方案進(jìn)行了分析，可以獲得更合理的載荷位移曲線。此外，還進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并與分析結(jié)果進(jìn)行了比較。最后，新提出了四種不同的帶系數(shù)校準(zhǔn)的損傷模型，并提出了一種最能描述頸縮行為的模型。
作者使用的四類連續(xù)損傷模型理論如下
（1）最大塑性應(yīng)變損傷模型：該模型將損傷定義為當(dāng)主塑性應(yīng)變大于某一臨界值時(shí)開(kāi)始和累積的損傷。此模型寫(xiě)為：
ε1f.ini是損傷萌生塑性應(yīng)變值，ε1f.ini是最大塑性應(yīng)變值，D是損傷因子，M是損傷指數(shù)（通常取值大于1.0有利于流動(dòng)應(yīng)力平滑過(guò)渡）
（2）等效塑性應(yīng)變損傷模型：該模型將損傷定義為當(dāng)?shù)刃?em>塑性應(yīng)變大于某一臨界值時(shí)開(kāi)始和累積的損傷。
展開(kāi) 再生混凝土塑性損傷本構(gòu)模型 ￥20
由于再生混凝土相較于普通的混凝土 峰值應(yīng)變更高，所以不可以采用普通的混凝土本構(gòu)，本文檔采取了楊有福的公式，基于韓林海的進(jìn)行了改進(jìn)，適合鋼管混凝土構(gòu)件
混凝土塑性損傷本構(gòu)生成程序
本帖最后由 sunshine.zhou 于 2014-11-19 18:07 編輯
附件是混凝土材料塑性損傷本構(gòu)生成程序。本構(gòu)模型目前引入了兩種：
1.GB50010-2010規(guī)范推薦的混凝土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，適用于C80以下的混凝土；
2.丁發(fā)興-余志武推薦的統(tǒng)一本構(gòu)關(guān)系，適用于C140以下的混凝土。
同時(shí)引入了三種混凝土損傷因子計(jì)算方法
1.Sidoroff能量等效原理計(jì)算方法
2.圖解法
3.混凝土規(guī)范GB50010-2010附錄推薦方法
規(guī)范給出的損傷定義與ABAQUS中的損傷定義不同，但可以利用其關(guān)系轉(zhuǎn)化。另外規(guī)范沒(méi)有給出受拉損傷計(jì)算方法，這里參照受壓損傷計(jì)算方法給出了受拉損傷的計(jì)算方法。
該程序可以輸出以工程應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系取得的ABAQUS本構(gòu)，也可以輸出以真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系取得的ABAQUS本構(gòu)。
建議采用后者。不過(guò)兩者影響差別較小。
CreatMaterial_BySunshineChow[2014-11-19].rar
CreatMaterial_BySunshineChow[X86].rar
展開(kāi) 混凝土塑性損傷本構(gòu)模型-Matlab代碼 ￥50
本塑性損傷本構(gòu)模型參照規(guī)范GB50010-2010（2015版），根據(jù)代碼注釋修改參數(shù)即可直接計(jì)算應(yīng)力，應(yīng)變和損傷因子具體數(shù)值以及繪制應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線和損傷因子曲線。損傷因子的計(jì)算參照Sidiroff的能量等價(jià)原理，主要應(yīng)用于ABAQUS中混凝土材料屬性中塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和損傷因子的取值。下載包中還自帶規(guī)范PDF完整版。
如有需求，本人可提供相關(guān)abaqus技術(shù)指導(dǎo)。
下圖為利用本代碼所計(jì)算得出的C40標(biāo)號(hào)混凝土材料受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線以及損傷因子曲線：
展開(kāi) 