GTN損傷模型
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
GTN損傷模型的視頻教程
ABAQUS混凝土塑性損傷模型（CDP模型）計算方法
ABAQUS混凝土塑性損傷模型（CDP模型）計算方法分別用02版規范和10規范計算了混凝土受壓及受拉應力應變曲線，并做了對比，同時建立了鋼筋混凝土柱進行了驗證。
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Abaqus中混凝土損傷塑性模型（CDP）4種混凝土本構，3種損傷因子計算方法
Abaqus中混凝土損傷塑性模型（CDP） 一、4種混凝土本構計算方法 ①10規范 ②02規范（過鎮海模型）? ③丁發興模型 ④ConcreteD模型 二、3種損傷因子計算方法 ①圖解法? ②能量法? ③規范法 三、真實應力、真實應變與名義應力、名義應變的轉換 四、鋼筋雙折線模型 五、Mander模型計算（改良計算方法 六、本構及損傷因子的選取與截斷 附件包含：
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GTN損傷模型的實例教程
GTN模型損傷子程序
修正GTN模型VUMAT子程序
詳細了解+Q 1139587955
分析類型：基于GTN模型的金屬材料拉伸頸縮現象模擬
分析平臺：ANSYS17
技術難點：損傷力學 GTN模型 拉伸頸縮
關鍵詞：損傷力學 GTN模型 拉伸頸縮 孔洞生長和聚合
完成人：技術鄰ANSYS專家
業務咨詢網址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
技術背景：延性金屬的微觀損傷
工程意義：金屬損傷
研究對象：金屬圓桿
模擬過程：金屬材料拉伸頸縮現象模擬
GTN模型的適用范圍：延性金屬
微觀尺度的孔洞形核 生長和聚合模型
孔洞的演化方程
微觀塑性應變的演化方程
孔洞的形核有兩種：應力和應變
GTN模型的屈服準則
單元建模：
采用軸對稱
金屬干的軸對稱模型
GTN模型的材料定義
分析類型：靜力分析，（動態分析還沒有做，后續做出來再show一下）
邊界條件：下端固定，上端施加位移
計算結果
基于GTN損傷模型的延性金屬拉伸頸縮現象模擬
載荷位移曲線
后續可進一步的研究：
1、基于GTN的動態損傷、斷裂分析和裂紋擴展研究
2、動力學的GTN模型分析
作者說明：
ANSYS采用GTN的本構，利用宏觀的有限元方法實現模擬微觀尺度的延性金屬的損傷過程，但無法顯示孔洞的形核 生長 聚合甚至裂紋形成等微尺度信息，但可以從宏觀角度以較少的計算費用實現結構的損傷分析，相比于分子動力學，這個方面的優勢非常明顯。
另外分享一個基于分子動力學（MD)的金屬拉伸的孔洞形核、生長和聚合的數值仿真案例
展開 因此不同學者針對該現象進行了不同程度的修正，這里選擇剪切修正中最為經典的四個進行說明
（1）Xue（2008）修正模型
該模型的修正思路是，進入剪切損傷對應的等效體積分數
通過lode參數區分材料的應力狀態，即可以區分不同應力狀態下的剪切對于孔洞體積分數的貢獻
（2）Nahshon和Hutchinson（2008）修正模型
可以看到這種剪切修正模型的實質是引入了應力的第三不變量的方式引入剪切應力對孔洞演化的影響
（3）Kim Lau Nielsen和Viggo Tvergaard（2010）修正模型
該模型主要對Nahshon和Hutchinson（2008）進行了修改，因為作者研究發現，NH模型雖然可以改善原始GTN模型低應力狀態下的損傷預測能力，但該模型高估了中等應力狀態下剪切對于損傷的貢獻，于是引入了剪切項的修正系數，該系數是應力三軸度相關的
（4）zhou（2014）修正模型
盡管以上模型都將剪切對于損傷的貢獻考慮進入了原始的GTN模型，但zhou認為這種修改方式高估了孔洞的發展，因為剪切造成的主要是形狀的改變，并有利于孔洞之間的相互聚集，從而造成了低應力狀態下的損傷，而非引起體積的膨脹，同時，上述修正模型依然無法描述負應力三軸度下的金屬材料損傷行為，因此作者將GTN模型與傳統的Lemaitre損傷概念相結合對GTN模型進行修正，修正后GTN的屈服函數表示為
Ds是剪切引起的損傷，作者把原始的體積分數等效為損傷系數，該損傷系數由孔洞損傷和剪切損傷兩部分組成，孔洞損傷部分遵循原始的GTN模型，Ds損傷表示為
可以看到該模型的適用性極好，且更加符合剪切損傷的特征，下圖是該模型預測純壓縮狀態下金屬的損傷
以上是GTN模型以及其剪切修正模型對應的介紹
下圖展示
展開 GTN（Gurson-Tvergaard-Needleman）模型是一種常用的用于描述金屬材料損傷行為的理論模型。GTN模型最初由Gurson于1977年提出，后來由Tvergaard和Needleman進行了改進和推廣。
GTN模型基于孔隙率（porosity）理論，認為材料中存在著許多孔洞或微缺陷，這些孔洞或微缺陷是材料發生損傷的主要因素。GTN模型假設材料中的孔洞是圓形的，并假定孔洞之間不存在相互作用。
GTN模型中，通過三個參數來描述材料的損傷行為：材料的孔隙率（porosity）、材料的強度（yield strength）和材料的韌性（fracture toughness）。其中，孔隙率是材料中孔隙的占據體積比，強度是材料的
屈服強度，韌性是材料的斷裂韌性。
GTN模型通過一個體積分數函數（void volume fraction function）來描述孔隙率的變化。體積分數函數與材料中的孔隙率之間存在線性關系，可以表示為：
f = V_v / V_m
其中，f為體積分數函數，V_v為材料中的孔隙體積，V_m為材料的總體積。
GTN模型假定材料中的孔隙對應于一些虛擬的顆粒，這些顆粒與材料中的晶粒一樣具有一定的大小和形狀。通過定義一個孔洞半徑，GTN模型可以計算出材料中的孔洞數量。
GTN模型中的強度和韌性參數可以通過實驗測定來確定。一旦確定了這些參數，就可以使用GTN模型來預測材料在不同應變速率下的應力-應變曲線、斷裂韌性和孔洞形變行為等。
需要注意的是，GTN模型只適用于具有孔隙的金屬材料，而不適用于其他類型的材料。此外，GTN模型中的一些假設可能與實際情況存在一定的差異，因此在實際應用中需要進行適當的修正和調整。但使用損傷模型計算時相比較彈塑性對于網格的要求更加嚴格，即網格敏感性更高。
展開 現在比較疑惑的地方在于GTN本身是個損傷模型，但它會導致屈服函數的改變，如果材料的應力應變關系用相關流動應力模型表示，如Hansel-Spittel高溫本構模型，這兩個模型會不會沖突？個人感覺應該不會，因為在abaqus設置多孔材料（porous metal plasticity）那里（就是GTN模型）設置完參數后也需要提供塑性應變和應力。那是否在二次開發（VUMAT和umat）中除了GTN模型，還需要提供相關的流動應力模型？按照這個思路我編寫了一個含有GTN和Hansel-Spittel高溫本構模型的vumat子程序，由于umat需要提供剛度矩陣看了相關論文還是不知道怎么整，編到最后放棄了。子程序大致思路按照論文《GTN模型的算法研究、程序開發及試驗驗證》編寫。最后做出來也不知道對不對，想請各位大神來教教我提供點意見，這啥都不懂一接手就高難度還沒教程太難了......
GTN VUMAT.rar
百度網盤鏈接：
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1_AK23HgpzhkJusf7h_Escg
提取碼：1234
一起學習，共同進步。。。
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GTN損傷模型的相關專題、標簽、搜索
GTN損傷模型的最新內容
文章名稱《Tearing failure of ultra-thin sheet-metal involving size effect in blanking process: Analysis based on modified GTN model》
DOI：10.1016/j.ijmecsci.2017.08.028
在超薄板沖裁過程中，傳統的損傷理論正面臨挑戰。經典GTN模型認為，
原始文獻：《A phase field formulation for dissolution-driven stress corrosion cracking》
來源于該文章，對腐蝕相關損傷建模的可以詳細閱讀原文，理解整個程序，作者模擬效果如下：
原始代碼如下：
module kvisual
implicit none
real*8
通用的非局部GTN模型模型8個月前
參考文獻:《Numerical implementation of a non-local GTN model for explicit FE simulation of ductile damage and fracture》
GTN 一類“耦合型”損傷模型在軟化階段會產生應變/損傷高度局部化，解失去橢圓性，導致結果強依賴單元尺寸（“網格越細，帶寬越窄、耗能趨零”）——這是做延性斷裂數值預測時公認的頑疾
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
subroutine vumat(
! Read only -
. nblock, ndir, nshr, nstatev, nfieldv, nprops, lanneal,
. stepTime, totalTime, dt, cmname, coordMp, charLength,
. props, density, strainInc, relSpinInc
裂隙多孔介質流固耦合-損傷模型
comsol-水力壓裂巖石損傷耦合模型 ，含裂縫制作代碼matlab。
comsol HM耦合模型 損傷模型 裂隙多孔介質注入流體引起天然裂隙，巖石產生新損傷的數值模擬，內含MATLAB 網裂縫函數及comsol模型。
<p class="ql-align-justify">本內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規范的混凝土塑性損傷本構模型（表格與小程序），主要分享給從事鋼管混凝土、混凝土結構研究的學生，科研工作者。</p><div contenteditable="false" width="100%"><figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202412/attachment
本文參考了十篇左右文章，基于Abaqus/Explicit，建立了復合材料漸進損傷本構模型并編寫了VUMAT子程序，包括彈性階段、基于應力的三維HASHIN初始損傷準則、線性損傷演化。計算流程如下圖所示。
圖1 整體計算流程
材料模型
1.1 彈性階段
其中， (i,j=1,2,3)為應力分量， (i,j=1,2,3) 為應變分量，Eii (i=1,2,3) 為拉伸模量
模型簡介：
考慮熱流固-損傷耦合效應，本案例建立了水力裂縫擴展模型，假設材料楊氏模量和抗拉強度滿足weibull分布，邊界施加應力條件，可運用于如下場景：
1、干熱巖儲層壓裂，流體介質可選擇水和二氧化碳，實現壓裂過程裂縫動態擴展模擬；
2、干熱巖儲層采熱開發，分析熱流固-損傷耦合效應對采熱的影響；
3、深部頁巖儲層壓裂，實現水和二氧化碳壓裂裂縫擴展模擬；
4、其他熱流固耦合問題。
部分研究結果圖
