漸進(jìn)損傷失效分析的案例
基于Abaqus/Explicit的復(fù)合材料漸進(jìn)損傷失效模型及VUMAT子程序講解分析（含詳細(xì)視頻教程）
(4) 單元測(cè)試，包括纖維拉伸和基體拉伸；如何調(diào)試子程序；對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，包括應(yīng)力，應(yīng)變，初始損傷系數(shù)，損傷演化中的損傷系數(shù)，等效位移等等。
(5) 單軸拉伸模型的建立與結(jié)果分析，與abaqus自帶的二維hashin和漸進(jìn)損傷對(duì)比。
(6) 模型的改進(jìn)與結(jié)果分析，最終單軸拉伸的剛度誤差為-0.35%，最大應(yīng)力誤差為-0.38%，失效應(yīng)變誤差為-0.34%。
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復(fù)合材料漸進(jìn)損傷失效VUMAT子程序詳解
https://www.yqgqt.org.cn/video/c246386
展開 基于Abaqus的vumat進(jìn)行纖維增強(qiáng)復(fù)合材料漸進(jìn)損傷與失效仿真
筆名：復(fù)材失效仿真
關(guān)鍵詞：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，航空航天，漸近損傷模型，有限元仿真，沖擊
復(fù)合材料結(jié)構(gòu)漸進(jìn)損傷研究
復(fù)合材料因其輕質(zhì)高強(qiáng)廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。當(dāng)復(fù)合材料具備復(fù)雜結(jié)構(gòu)（如連接結(jié)構(gòu)）或承受復(fù)雜工況（如沖擊載荷）時(shí)，層內(nèi)損傷的模式包括多種損傷模式纖維/基體脫粘、基體開裂和纖維斷裂，從而引起復(fù)合材料結(jié)構(gòu)漸進(jìn)失效。為了模擬這些現(xiàn)象，漸進(jìn)損傷模型（PDM）在過去二十年中常被使用并已被證明是一種有效的方法。PDM通過材料退化建模模擬損傷開始后的材料性能衰減，為預(yù)測(cè)復(fù)合材料的準(zhǔn)脆性破壞過程提供了一個(gè)準(zhǔn)確的框架。PDM軟化規(guī)律的形式由材料裂縫萌生和擴(kuò)展背后的物理機(jī)制決定，并影響初始損傷后的結(jié)構(gòu)承載能力。
連接結(jié)構(gòu)是復(fù)合材料應(yīng)用的薄弱環(huán)節(jié)，其失效涉及復(fù)雜損傷機(jī)制。對(duì)于復(fù)合材料螺栓連接結(jié)構(gòu)，開發(fā)三維漸進(jìn)損傷模型模擬多搭接結(jié)構(gòu)的失效，預(yù)測(cè)的基體失效、分層擴(kuò)展失效模式可以與實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)。對(duì)于復(fù)合材料膠接結(jié)構(gòu)，基于損傷演化模型研究了單搭接螺栓復(fù)合材料過盈配合接頭的承載行為，數(shù)值模型很好地捕捉了復(fù)材膠接平面微觀形態(tài)中的纖維斷裂和基體裂紋，表明漸進(jìn)損傷模型在應(yīng)用中具有較好精確性。
復(fù)合材料在服役過程中有可能經(jīng)受外物沖擊而產(chǎn)生可見或不可見損傷。利用漸進(jìn)損傷模型對(duì)復(fù)合材料層合板的沖擊損傷傳播過程進(jìn)行模擬，可以發(fā)現(xiàn)在整個(gè)加載過程中，不同損傷模式在層間的非均勻傳播特征。基于漸進(jìn)損傷模型建立層合板的損傷確定、逐步演化和本構(gòu)關(guān)系等損傷分析過程，能夠精準(zhǔn)預(yù)測(cè)復(fù)合材料受單次或多次的沖擊行為。
建立漸進(jìn)損傷本構(gòu)模型
建立纖維增強(qiáng)復(fù)合材料三維有限元模型，采用實(shí)體單元和內(nèi)聚力cohesive單元分布模擬復(fù)合材料層內(nèi)和層間損傷。
展開 ABAQUS 2Dhashin漸進(jìn)損傷失效準(zhǔn)則Standard不同于Explicit，及單元不刪除
ABAQUS顯式和隱式Hashin失效的損傷起始判斷準(zhǔn)則一致，但是單元?jiǎng)h除策略不同，如下ABAQUS幫助文檔中提到：
1. Standard中，Hashin中所有的失效模式中的損傷系數(shù)達(dá)到dmax才會(huì)認(rèn)為材料失效。
2. Explicit中，當(dāng)任意纖維失效模式（纖維拉伸或壓縮）中的損傷系數(shù)達(dá)到dmax即認(rèn)為材料失效。
我們回頭來看Hashin失效準(zhǔn)則：
隱式計(jì)算中，當(dāng)纖維拉伸失效準(zhǔn)則中的失效系數(shù)達(dá)到1時(shí)，材料點(diǎn)還在基體方向繼續(xù)有承載。而顯式計(jì)算中，纖維拉伸失效滿足后，材料點(diǎn)在基體方向即沒有承載能力。
但是滿足上面的條件還不足以刪除單元，幫助文檔中提到：
1. 隱式計(jì)算中需要所有單元截面所有的材料點(diǎn)失效，才會(huì)判斷刪除單元。
2. 顯式計(jì)算中所有單元截面處任意一個(gè)材料點(diǎn)失效，即可判斷單元?jiǎng)h除。
例如一個(gè)殼單元中可能有3個(gè)材料點(diǎn)（積分點(diǎn)），當(dāng)其中一個(gè)材料點(diǎn)失效時(shí)，顯式計(jì)算中單元即刪除，隱式計(jì)算中單元可以繼續(xù)承載。
總結(jié)：
1 隱式計(jì)算更為保守，需要所有的失效模式達(dá)到最大損傷系數(shù)，判斷材料點(diǎn)的失效，所有截面的所有材料點(diǎn)失效才能判斷刪除單元。
2.顯式計(jì)算中，纖維拉伸/壓縮失效模式達(dá)到最大損傷系數(shù)，判斷材料點(diǎn)的失效，所有截面的任一材料點(diǎn)失效即會(huì)刪除單元。
題外話：在顯式計(jì)算中，會(huì)出現(xiàn)某些復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下（例如開孔件拉伸），即使?jié)M足了Hashin失效準(zhǔn)則，單元仍然具有承載能力。這與ABAQUS內(nèi)部刪除單元策略有關(guān)。不過通過自寫vumat已經(jīng)可以解決abaqus顯式計(jì)算中滿足2D hashin失效而不刪除單元的問題。
展開 漸進(jìn)性損傷與失效（主要是韌性金屬）-- 圖片未顯示的話，可郵箱PDF格式文件 ￥12
漸進(jìn)性損傷與失效：概覽（Progressive damage and failure: overview）
一、漸進(jìn)性損傷與失效
ABAQUS主要提供以下模型來預(yù)測(cè)漸進(jìn)損傷與失效：
（1）韌性金屬的漸進(jìn)損傷與失效（Progressive damage and failure for ductile metals）：
ABAQUS具有模擬韌性金屬漸進(jìn)性損傷與失效的基本功能：（1）該損傷與失效模型可以與Mises、Johnson-Cook、Hill以及Drucker-Prager塑性模型聯(lián)合使用；（2）該損傷與失效模型支持定義支持一種或多種損傷初始準(zhǔn)則，包括韌性ductile，剪切shear，成形極限圖forming limit diagram （FLD），成形極限應(yīng)力圖forming limit stress diagram（FLSD），成形極限圖Müschenborn-Sonne forming limit diagram（MSFLD）和Marciniak-Kuczynski（M-K）準(zhǔn)則。指定損傷初始準(zhǔn)則后，材料剛度會(huì)根據(jù)指定的損傷演化規(guī)律進(jìn)行漸進(jìn)地退化。
漸進(jìn)損傷與失效模型允許材料剛度呈現(xiàn)平滑退化，故適合準(zhǔn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析，比動(dòng)態(tài)失效模型（Dynamic failure models）具有很大的優(yōu)勢(shì)（注：ABAQUS/Explicit提供動(dòng)態(tài)失效模型（Dynamic failure models），適用于高應(yīng)變率動(dòng)態(tài)問題）。
Johnson-Cook和M-K損傷初始準(zhǔn)則不適用于ABAQUS/Standard分析（即隱式迭代方法）。
展開 
ABAQUS分析之美——UMAT漸進(jìn)損傷強(qiáng)度分析案例轉(zhuǎn)載
《ABAQUS分析之美》里面的UMAT漸進(jìn)損傷強(qiáng)度的案例，對(duì)程序和理論進(jìn)行了詳細(xì)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(gòu)買此書。
Abaqus 考慮材料隨機(jī)性的復(fù)合材料漸進(jìn)損傷分析
Abaqus 考慮材料隨機(jī)性的復(fù)合材料漸進(jìn)損傷分析
由于制造工藝、外部環(huán)境等的影響，材料的隨機(jī)分布是個(gè)普遍存在的現(xiàn)象。目前針對(duì)復(fù)合材料的分析中，絕大部分并未考慮材料隨機(jī)性對(duì)仿真結(jié)果的影響。鑒于此，本文通過Umat子程序?qū)⒉牧想S機(jī)性引入復(fù)合材料的漸進(jìn)損傷分析中，對(duì)比了不同的隨機(jī)分布對(duì)仿真結(jié)果的影響。
本文的仿真對(duì)象為一種短切纖維復(fù)合材料(芳綸紙)，主要從宏觀的角度研究了短纖維取向隨機(jī)性對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。
材料的隨機(jī)性一般可以認(rèn)為服從正態(tài)分布或者weibull分布。正態(tài)分布可以通過Box-Muller算法實(shí)現(xiàn)。Box-Muller算法是通過服從均勻分布的隨機(jī)變量，來構(gòu)建服從正態(tài)分布隨機(jī)變量的一種方法。具體實(shí)現(xiàn)方法為：選取兩個(gè)服從
[0,1]
上均勻分布的隨機(jī)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(tài)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(tài)分布的隨機(jī)數(shù)，以下為部分代碼
Fortran中生成服從Weibull分布隨機(jī)數(shù)的方法可以參照文獻(xiàn)[1]。http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1205134中同樣采用了文獻(xiàn)[1]中的方法生成了服從Weibull分布的隨機(jī)數(shù)。
復(fù)合材料的損傷萌生準(zhǔn)則和損傷演化準(zhǔn)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(nèi)損傷行為。
展開 Abaqus 考慮濕熱環(huán)境影響的復(fù)合材料漸進(jìn)損傷分析
Abaqus 考慮濕熱環(huán)境影響的復(fù)合材料漸進(jìn)損傷分析
濕熱環(huán)境的作用會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料本身的力學(xué)性能變化。 試驗(yàn)研究表明，單向復(fù)合材料的力學(xué)性能在一定的濕熱范圍內(nèi)單調(diào)變化，另一方面，濕熱環(huán)境在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生濕熱變形與應(yīng)力，導(dǎo)致基體、纖維或界面發(fā)生變化或破壞，從而使復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度發(fā)生變化。
濕熱應(yīng)變可由下式表示
其中，熱應(yīng)變?yōu)?濕度應(yīng)變?yōu)?于是
損傷萌生準(zhǔn)則和損傷演化準(zhǔn)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(jì)算得到以下結(jié)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(huán)境對(duì)極限載荷的影響
參考文獻(xiàn)：劉玉佳, 燕瑛, 何明澤, et al. 濕/熱/力耦合條件下復(fù)合材料結(jié)構(gòu)漸進(jìn)損傷仿真[J]. 北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào), 2012(03):103-107+112.
展開 利用umat子程序?qū)崿F(xiàn)考慮濕熱效應(yīng)的復(fù)合材料漸進(jìn)損傷分析
濕熱應(yīng)變可由下式表示
其中，熱應(yīng)變?yōu)?濕度應(yīng)變?yōu)?于是
損傷萌生準(zhǔn)則和損傷演化準(zhǔn)則等可以參考
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1260993
通過編寫umat子程序，可以計(jì)算得到以下結(jié)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(huán)境對(duì)極限載荷的影響
參考文獻(xiàn)：劉玉佳, 燕瑛, 何明澤, et al. 濕/熱/力耦合條件下復(fù)合材料結(jié)構(gòu)漸進(jìn)損傷仿真[J]. 北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào), 2012(03):103-107+112.
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展開 考慮纖維隨機(jī)取向的復(fù)合材料漸進(jìn)損傷分析在abaqus中umat子程序的實(shí)現(xiàn)
目前針對(duì)復(fù)合材料的分析中，絕大部分并未考慮材料隨機(jī)性對(duì)仿真結(jié)果的影響。鑒于此，本文通過Umat子程序?qū)⒉牧想S機(jī)性引入復(fù)合材料的漸進(jìn)損傷分析中，對(duì)比了不同的隨機(jī)分布對(duì)仿真結(jié)果的影響。
本文的仿真對(duì)象為一種短切纖維復(fù)合材料(芳綸紙)，主要從宏觀的角度研究了短纖維取向隨機(jī)性對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。
材料的隨機(jī)性一般可以認(rèn)為服從正態(tài)分布或者weibull分布。正態(tài)分布可以通過Box-Muller算法實(shí)現(xiàn)。Box-Muller算法是通過服從均勻分布的隨機(jī)變量，來構(gòu)建服從正態(tài)分布隨機(jī)變量的一種方法。具體實(shí)現(xiàn)方法為：選取兩個(gè)服從
[0,1]
上均勻分布的隨機(jī)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(tài)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(tài)分布的隨機(jī)數(shù)，以下為部分代碼
Fortran中生成服從Weibull分布隨機(jī)數(shù)的方法可以參照文獻(xiàn)[1]。
復(fù)合材料的損傷萌生準(zhǔn)則和損傷演化準(zhǔn)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(nèi)損傷行為。
以下各圖為仿真得到的結(jié)果
圖 1 纖維取向的隨機(jī)分布示意圖
圖 2 正態(tài)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(jié)果可以發(fā)現(xiàn)隨機(jī)性的引入會(huì)明顯影響數(shù)值仿真的結(jié)果，需要恰當(dāng)考慮材料的隨機(jī)性。
展開 復(fù)合材料加筋板漸進(jìn)損傷
有沒有做這個(gè)方面的小伙伴，交流一下，有償
【理論知識(shí)】Hashin復(fù)合材料漸進(jìn)失效模型原理及參數(shù)詳解
在之前的文章里曾經(jīng)多次提到過Hashin準(zhǔn)則，這是目前區(qū)分失效模式的判據(jù)中應(yīng)用最廣泛的判據(jù)之一，已被Abaqus、Ansys、MSC等大型商業(yè)軟件所集成。無論中文還是外文有關(guān)采用Hashin準(zhǔn)則進(jìn)行復(fù)合材料漸進(jìn)失效分析的文章也是鋪天蓋地、數(shù)不勝數(shù)，Hashin于1980年發(fā)表的一篇單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料失效準(zhǔn)則的文章被引用了3790次。在提出該理論時(shí)，本來是用于預(yù)測(cè)單向復(fù)合材料失效行為的，然鵝，目前大家基本都在將其應(yīng)用于層壓板的失效預(yù)測(cè)。
關(guān)于Hashin準(zhǔn)則的描述以及在WWFE中的表現(xiàn)，之前已經(jīng)撰文描述過，此處不再贅述，感興趣的可以點(diǎn)擊下方鏈接了解詳情。
聊一聊世界復(fù)合材料失效運(yùn)動(dòng)會(huì)（WWFE）——搞復(fù)材失效而不知WWFE你就out了
復(fù)合材料失效理論知多少？（一）
本文主要講解一下Abaqus中使用Hashin失效判據(jù)以及基于能量的演化判據(jù)進(jìn)行漸進(jìn)失效分析時(shí)各種參數(shù)和變量的定義和來由。有一些讀者對(duì)這兩者的組合使用的非常熟練，但并不了解損傷演化過程中失效判據(jù)和臨界應(yīng)變能釋放率是如何控制損傷擴(kuò)展的，希望通過本文能幫助讀者對(duì)復(fù)合材料漸進(jìn)失效分析有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。
展開 
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)沒有變化，再次加載時(shí)剪切應(yīng)力按照原來的路徑返回，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 Abaqus用戶子程序USDFLD實(shí)例詳解-復(fù)合材料層壓板漸進(jìn)損傷強(qiáng)度
Abaqus用戶子程序USDFLD實(shí)例詳解--復(fù)合材料層壓板漸進(jìn)損傷強(qiáng)度分析
1、用USDFLD子程序漸進(jìn)損傷分析方法分析層壓板的強(qiáng)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(zhǎng)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(zhǎng)度方向施加壓縮載荷，在本例中施加位移載荷，讀取相應(yīng)的力。
詳細(xì)步驟：
code.zip
Abaqus用戶子程序USDFLD實(shí)例詳解.rar
展開 漸進(jìn)分析講義
漸近分析系列講座（2）.rar
漸近分析系列講座（1）.rar
金屬韌性損傷材料失效模型應(yīng)用實(shí)例-Abaqus/Explicit鋼制管狀結(jié)構(gòu)多工況沖擊損傷失效分析 ￥49.9
在常溫狀態(tài)下，大多數(shù)工程金屬具有較高的韌性，這種情況下，材料的失效分析通常會(huì)使用韌性損傷漸進(jìn)失效模型。
如下圖所示，該模型完整的定義了材料的彈性階段、塑性階段、損傷起始與損傷演化。材料承載經(jīng)歷彈塑性階段后達(dá)到損傷起始點(diǎn)a，繼續(xù)承載，損傷后的材料剛度折減，出現(xiàn)軟化，直到損傷參數(shù)D=1時(shí)，材料剛度退化為0，單元?jiǎng)h除。
韌性材料損傷漸進(jìn)失效模型
工程案例：
鋼制管狀結(jié)構(gòu)多工況沖擊損傷失效分析
上圖案例中的分析工況按閱讀順序依次是：
沖擊質(zhì)量5kg，速度100m/s，桶厚5mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度100m/s，桶厚5mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度200m/s，桶厚5mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度300m/s，桶厚5mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度400m/s，桶厚5mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度500m/s，桶厚5mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度500m/s，桶厚20mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度400m/s，桶厚50mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度500m/s，桶厚50mm;
付費(fèi)部分為鋼制管狀結(jié)構(gòu)多工況沖擊損傷失效分析案例的9種工況共計(jì)9個(gè)inp文件壓縮包+CAE 源文件壓縮包。
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