斷裂準則建模
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
斷裂準則建模的視頻教程
Abaqus三點彎曲直到斷裂（里面的斷裂準則可以用于做單向拉伸直到斷裂的模擬）
三點彎曲到斷裂附帶CAE文件。 如果你的版本比較低，可以加我Q1806998297，我可以發inp文件給您。 里面的斷裂準則可以用于做單向拉伸直到斷裂的模擬。 為中華崛起而苦讀
￥20 11分鐘 1652播放
查看
斷裂準則建模的實例教程
Elbestawi和El-Wardanylsl應用斷裂力學理論對高速切削中工件材料裂紋萌生和擴展方向進行了預測，指出當工件材料自由表面的能量達到某一臨界值時，裂紋開始產生，并沿著應變能密度最小的方向不斷擴展，進而造成材料的斷裂。
目前用來進行高速切削有限元模擬的斷裂準則有Rice&Tracy準則、Brozz準則、Cockroft&Latham準則、MeClintock準則和Freudenthal準則。大量研究者采用Cockroft&Latham準則，該準則是從能量角度建立的，通過高溫拉伸試驗計算出斷裂塑性能，并同金屬材料變形斷裂所需的能量建立映射關系，將其作為判斷金屬材料延性斷裂的臨界能量值。
考慮到高速切削的特點，塑性應變對工件材料失效斷裂起重要影響，ABAQUS/Explicit里定義材料屬性時可在材料編輯(Edit Material)選用Johnson-Cook斷裂應變模型，該模型(見公式 (3.7)、(3.8))提供了材料到達失效點時等效塑性應變的計算方法。
本研究選用了Johnson-Cook強度模型為材料的本構模型，選用了Johnson-Cook剪切失效準則為刀屑分離準則，同樣采用了Johnson-Cook斷裂應變模型為材料的斷裂模型。
ABAQUS Explicit里的 adaptive mesh采用了ALE技術。剪切失效準則和Johnson-Cook斷裂應變模型一起應用就能動態的判斷材料的失效并達到工件與切屑的分離。
展開 對于纖維增強復合材料的模擬，在ABAQUS中，集成了二維Hashin失效準則與多種損傷演化準則，但缺少三維的復合材料本構模型。
參考已有的3Dhashin失效準則編寫復合材料脆性斷裂子程序。
首先介紹該子程序的使用方法
1.在ABAQUS中建立三維復合材料模型，這里建立一個簡單的方塊。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（圖片中材料參數為假設值）
表1 16個參數對應含義
1
2
3
4
5
6
7
8
E11
E22
E33
G12
G13
G23
U12
U13
9
10
11
12
13
14
15
16
U23
1方向拉伸強度
1方向壓縮強度
2方向拉伸強度
2方向壓縮強度
12方向剪切強度
13方向剪切強度
23方向剪切強度
3.建立顯示Explicit計算時間步，在場變量中勾選輸出 SDV和 STATUS.
4.劃分網格，賦給Explicit 3D stress單元類型，邊界條件根據需要設定即可。此處劃分為一個單元，單向加載。建立Job，提交模型前在Job中選擇該子程序，進行計算。
5.查看結果，滿足失效準則后無承載，單元被刪除。
子程序輸出的state1-6為儲存的應變（順序為11 22 33 12 23 13），state7為單元刪除變量，state8-11為Hashin失效判斷系數（0~1）。
接下來簡要介紹該子程序的相關理論
彈性階段總應力與總彈性應變之間的關系為
式中，σ是柯西應力，S0是柔度矩陣，ε是彈性應變。
展開 采用表格法，使得Lode角相關斷裂準則在abaqus中的應用。
Abaqus中韌性金屬失效分析需要定義c點的損傷初始化準則，以及cd段的損傷演化（損傷后材料剛度退化路徑）。材料軟化后可持續承載，直到達到d點，材料失效，失去承載能力。
圖1-韌性金屬的全載荷區間應力-應變曲線
圖2-韌性金屬的損傷準則
ABAQUS為韌性金屬提供不同的損傷初始化準則，大致分為兩種類型：
金屬裂紋的損傷初始化準則，包括韌性準則（ductile damage、Johnson-Cook damage）和剪切準則（shear damage）。也就是圖2中紅框內的三個準則，它們都屬于金屬承載后產生裂紋的準則。
金屬板的徑縮不穩定損傷初始化準則，包括幾種成形極限圖，用于評估鈑金件的可成形性。也就是紅框外的幾個準則，不在本文討論范圍。
圖3-漸進損傷失效分類【摘自Abaqus材料本構模型導圖，完整版鏈接】
····································常見問題解答····································
······Q1: 韌性準則和剪切準則有何不同？
······A1: 韌性金屬開裂有兩種主要機理，基于唯象觀察，仿真模擬這兩種機理時用到不同的損傷起始準則（hooputra2004）：
機理1，由于內部（微裂紋）的成核、生長和孔隙的聚集產生的韌性斷裂，這種情況下ductile damage、Johnson-Cook damage兩種韌性準則是適用的，常見于拉伸工況。
圖4-機理1韌性斷裂
機理2，由于剪力帶局部化產生的剪切斷裂，這時shear damage比較適合，常見于剪切工況。
展開 圖 13 是采用 MJC-cutoff 斷裂準則預測的靶板失效模式，可以發 現，靶板無裂紋產生并且剪切沖塞完整，從而驗證 了此改進方法的有效性。
圖 14 給出了兩種斷裂準則預測的靶板在半球 形頭彈體沖擊下的裂紋擴展路徑，WMJC 斷裂準則 預測的裂紋路徑是傾斜的，而 MJC 斷裂準則預測的 裂紋路徑卻是豎直的，圖中 SDV5 代表單元損傷程 度 D(SDV5=0 表示單元未發生損傷，SDV5=1 表示 單元完全失效)。選取失效單元裂紋路徑上的頂部、中部和底部失效單元進行應力狀態分析，提取各單 元的應力特征參數-時間歷程曲線，如圖 15 所示。 對比三個位置失效單元的時間可以發現，裂紋首先 從靶板背部開始，隨后擴展到靶板中部，直至到靶 板正面結束；并且，MJC 斷裂準則預測出各位置失 效單元的斷裂時刻明顯要晚于 WMJC 準則預測的， 這也說明 MJC 斷裂準則預測的材料斷裂應變更高。 對于靶板底部的失效單元來說，兩種斷裂準則 預測出的η D 和θ D 都分別在 0.6 和?0.4 附近，說明靶 板背部斷裂主要由雙軸拉伸應力造成，但 MJC 準則 預測的靶板背部開裂直徑明顯更大。而兩者預測的 中部失效單元的應力狀態有很大區別，即 MJC 斷裂 準則預測的單元失效主要是由三軸拉伸應力狀態 (η D >2/3)引起，而 WMJC 斷裂準則預測的單元失效 是由純剪切應力導致(η D ≈0, θ D ≈0)。對于頂部失效 單元，WMJC 斷裂準則預測的單元發生剪切斷裂， 而 MJC 斷裂準則預測的單元失效是由平面應變拉 伸應力造成(η D ≈0.47, θ D ≈0)。兩種斷裂準則預測靶 板斷裂機理的差異，主要由以下方面引起。
展開 
斷裂準則建模的相關專題、標簽、搜索
斷裂準則建模的最新內容
摘要：利用 ABAQUS/Explicit 軟件建立了彈體沖擊靶板的有限元模型，并采用不同的斷裂準則進行數值仿真計算。通過分析 鋁合金板沖擊失效單元的應力狀態，揭示不同頭部形狀彈體沖擊下鋁合金板的失效機理，以及斷裂準則對數值仿真結果的影 響規律。研究結果表明，相比 MJC 斷裂準則，WMJC 斷裂準則由于考慮了 Lode 角的影響，預測的結果與試驗更吻合。隨著 彈體頭部曲率半徑比的增大，靶板失效單元中拉伸斷裂的占比逐漸增多
在外部荷載及內力效應的作用下，晶體材料將發生斷裂破壞，按晶體材料斷裂時裂紋擴展路徑的差異，可將晶體的斷裂分為穿晶斷裂及沿晶斷裂兩種斷裂形式。
穿晶斷裂中裂紋穿過晶體的晶粒內部，斷裂面較為粗糙；沿晶斷裂中裂紋沿晶界擴展，可以清楚地看到一個個晶粒，晶粒面比較光滑。
在COMSOL中對兩種斷裂形式進行模擬，模型采用Voronoi泰森多邊形構建晶體的晶粒組織，幾何模型采用CAD Voronoi
采用表格法，使得Lode角相關斷裂準則在abaqus中的應用。
對于纖維增強復合材料的模擬，在ABAQUS中，集成了二維Hashin失效準則與多種損傷演化準則，但缺少三維的復合材料本構模型。
參考已有的3Dhashin失效準則編寫復合材料脆性斷裂子程序。
首先介紹該子程序的使用方法
1.在ABAQUS中建立三維復合材料模型，這里建立一個簡單的方塊。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（
Abaqus中韌性金屬失效分析需要定義c點的損傷初始化準則，以及cd段的損傷演化（損傷后材料剛度退化路徑）。材料軟化后可持續承載，直到達到d點，材料失效，失去承載能力。
圖1-韌性金屬的全載荷區間應力-應變曲線
圖2-韌性金屬的損傷準則
ABAQUS為韌性金屬提供不同的損傷初始化準則，大致分為兩種類型：
金屬裂紋的損傷初始化準則，包括韌性準則
序
喜歡本文的朋友，歡迎關注、點贊和支持~ 同時也期待大家的批評指正。
更新見：https://zhuanlan.zhihu.com/p/130425914?
關鍵詞：隨機細觀模擬(stochastic simulation at mesoscale)，XCT實驗與圖像處理(XCT test and image processing)，連續損傷塑性
該文檔是Abaqus官方培訓時的教程，共633頁，里面對斷裂失效領域常見問題的理論模型及Abaqus操作進行了詳細剖析，具有非常強的應用價值。文檔中的圖片均為高清彩圖，便于讀者進行針對性的仿真建模計算。
一、有限元模擬方法
金屬切削數值模擬常用到兩種方法，歐拉方法和拉格朗日方法。歐拉方法適合在一個可以控制的體積內描述流體變形，這種方法的有限元網格描述的是空間域的，覆蓋了可以控制的體積。在金屬切削過程中，切屑形狀的形成過程不是固定的，采用歐拉方法要不斷的調整網格來修改邊界條件，因此用歐拉方法進行動態的切削過程模擬比較困難。歐拉方法適用于切削過程的穩態分析（即“Euler方法的模擬是在切削達到穩定狀態后進行的
