材料本構模型的案例
耐火材料熱應力分析中的材料本構模型研究
熱應力是耐火材料破壞的主要原因之一。材料的本構關系是有限元模擬準確性的決定因素。論述了各種用于耐火材料的本構模型，比較了各自的優缺點和適用范圍，闡明了建立統一的耐火材料本構模型的困難，提出了一種利用細觀力學方法解決該問題的新思路
耐火材料熱應力分析中的材料本構模型研究.pdf
耐火材料熱應力分析中的材料本構模型研究
熱應力是耐火材料破壞的主要原因之一。材料的本構關系是有限元模擬準確性的決定因素。論述了各種用于耐火材料的本構模型，比較了各自的優缺點和適用范圍，闡明了建立統一的耐火材料本構模型的困難，提出了一種利用細觀力學方法解決該問題的新思路
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基于ABAQUS的混凝土損傷本構模型與LSDYNA的JHC本構模型分析與研究
圖1混凝土材料本構參數設置
分析：在損傷系數的定義中，應特別注意以下幾點，
1.ABAQUS的混凝土損傷本構模型采用的是非關聯的流動法則，其中系數Dilation Angle，即膨脹角控制著塑性勢函數開口的大小。膨脹角越小，材料越容易破壞，那么相應的結構計算機構就偏向安全，但膨脹角越小就越不容易收斂。因此，膨脹角的取值應當適中，本案例中混凝土本構參數中的膨脹角取值一般在30~35之間，取30。
2.Eccentricity（塑性勢偏移量）決定了塑性勢函數趨近其漸近線的速率。該參數的引入主要是為了保證塑性勢函數的連續、光滑及塑性勢函數在頂點處的可導性。本案例取值0.1。
3.Viscosity Parameter（黏度系數）是為了使材料模型在軟化階段更容易收斂，仍然保持0.1。
3.2基于ANSYS/LSDYNA的混凝土JHC損傷本構模型
對于混凝土材料的本構模型眾多學者進行了深入分析研究以期望獲得一個更加準確描述混凝土材料在壓縮拉伸等力學變化過程中的斷裂行為。除去上述本構損傷模型以外，還有一種專門用來描述混凝土材料的本構模型JHC本構模型。然而，Abaqus自帶的材料模型中并沒有JHC本構，其提供了內置的子程序以供調用。為方便分析進行，本文借助LSDYAN平臺對該本構模型各參數含義進行分析以了解此種本構模型的優勢之處，LSDYNA中對該JHC本構參數的定義界面如圖2所示。JHC本構模型是LSDYNA軟件材料庫中常用于模擬脆性材料的方程之一，尤其是方程中對材料的逐漸累積損傷的計算使得其能夠準確模擬脆性材料的大變形、高應變率效應問題。JHC本構包括應力應變模型、損傷失效模型、靜水壓力模型以及多項式狀態方程[1-2]。
展開 粘彈性材料本構模型
粘彈性（viscoelasticity）材料模型是一種率相關的材料本構模型，所謂率相關，指的是其材料性質與真實時間相關，即在不同的加載速度下，材料性質有所不同。與之相反的是率無關模型。現實世界中許多材料，如瀝青，聚合物，混凝土徐變，金屬在受高溫均表現出率相關的性質。與率相關相反的是率無關本構，其指的是材料性質與真實加載時間無關，常見的金屬經典塑性，就屬于率無關本構。力學上通常用不同的“簡化單元”如彈簧單元（用于描述彈性），阻尼單元（用于描述粘性）和摩擦單元（用于描述塑性）結合起來描述這些率相關或者率無關的材料本構模型。
例如，彈簧單元和摩擦單元結合可以用于描述率無關塑性，彈簧單元和阻尼單元結合可以用于描述粘彈性，彈簧單元+阻尼單元+摩擦單元可以用于描述粘塑性（率相關塑性）。
對于彈簧單元，有以下關系：
這就是常見的胡克定律；
對于阻尼單元，有以下關系：
對于粘彈性材料，最簡單的兩種模型如下：
其中，
Kelvin-Voigt
模型通過一個阻尼單元和一個彈簧單元并聯組成，
Maxwell
模型通過一個一個彈簧單元和一個阻尼單元串聯形成。這兩種模型，在受力時會產生不同的現象，下面從基本原理出發，闡述其具體力學現象。
（1）對于Kelvin-Voigt模型，有以下關系：
上式推導了Kelvin-Voigt模型應變與應力的關系。由該關系可知，當
不變時，應變
從0逐漸趨向于
，具體圖像如下：
這種應力不變但是應變逐漸增大的現象，我們稱之為
蠕變
。
展開 
如何在ANSYS中擬合橡膠材料曲線？ 附Ansys橡膠材料的粘彈性本構模型下載
STEP 1：選擇材料庫中hyperelastic experiment data 選擇要輸入的材料曲線類型，例如單軸測試數據、雙軸測試數據、剪切測試數據。可只輸入一種或者兩種，或者三種都輸入。數據越多，擬合數據材料性能越接近實驗材料性能，當然也和仿真關注的材料行為有關。
STEP 2：在材料曲線表格里輸入或者直接粘貼材料曲線數據，注意是工程材料曲線。
STEP 3：從hyperelastic模型本構中拖動需要擬合的材料本構模型到材料中，此時可以在材料橡膠本構模型中發現curve fitting選項。
STEP 4：右鍵curve fitting，選擇solve curve fit，擬合好后，然后選擇copy calculated values to property，擬合參數便復制到定義的橡膠本構模型中了。另外，擬合的曲線和實驗曲線均會在圖片中顯示出來，可以對比其重合度，測試哪種本構更適合。
下載地址：Ansys橡膠材料的粘彈性本構模型
展開 材料本構模型
材料的本構模型用來描述材料的力學性能，表征材料變形過程中的動態響應，材料本構模型一般表示為流動應力應變、應變率、溫度等參數之間的數學函數關系。在實際切削過程中，工件材料常常處在高溫、大變形和大應變速率的情況下發生彈塑性應變，因此綜合考慮各因素對工件材料硬化應力的影響，應用Johson-cook等向強化模型。
Johnson-Cook本構模型是經驗型本構方程，Von Mises等效應力是等效塑性應變、等效塑性應變率和溫度的函數：
應變率敏感及溫度敏感效應，由于高應變及高應變率會導致材料的絕熱升溫，材料會發生熱軟化會影響本構方程中的等效應力。
由于Johnson-Cook本構方程中m僅與材料的溫度效應相關，則只需在某一固定溫度（一般是室溫）改變撞擊桿速度進行多組材料的SHPB實驗，得到不同
展開 如何在ANSYS中擬合橡膠材料曲線？ 附Ansys橡膠材料的粘彈性本構模型下載
STEP 1：選擇材料庫中hyperelastic experiment data 選擇要輸入的材料曲線類型，例如單軸測試數據、雙軸測試數據、剪切測試數據。可只輸入一種或者兩種，或者三種都輸入。數據越多，擬合數據材料性能越接近實驗材料性能，當然也和仿真關注的材料行為有關。
STEP 2：在材料曲線表格里輸入或者直接粘貼材料曲線數據，注意是工程材料曲線。
STEP 3：從hyperelastic模型本構中拖動需要擬合的材料本構模型到材料中，此時可以在材料橡膠本構模型中發現curve fitting選項。
STEP 4：右鍵curve fitting，選擇solve curve fit，擬合好后，然后選擇copy calculated values to property，擬合參數便復制到定義的橡膠本構模型中了。另外，擬合的曲線和實驗曲線均會在圖片中顯示出來，可以對比其重合度，測試哪種本構更適合。
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展開 Simright 2018.8.17更新:支持超彈性材料（HyperElastic）本構模型！
https://www.simright.com/zh/blogs/simright-2018-8-17-chaodan/
更新語錄橡膠材料作為一種高分子超彈性材料廣泛應用于承載結構軸承、密封件、吸收震動的襯墊、連接器和輪胎等，已成為現代工業的重要原材料。Simulator及Toptimizer本周新增功能，支持使用有限元中常用的Mooney-Rivlin模型模擬橡膠材料力學行為。本次更新共有4項改進和修復，歡迎大家體驗，多提建議！希望大家支持云端CAE，支持Simright！
2018.8.11-2018.8.17
Simulator (在線仿真計算軟件)
1.新增：材料庫支持超彈性材料
材料庫中新增TPU材料，自定義支持超彈性材料本構模型。
2.改進：改進材料分類改進材料庫中超彈性材料（HyperElatsic）分類。
Toptimizer(在線拓撲優化軟件）
1.新增：材料庫支持超彈性材料
材料庫中新增TPU材料，自定義支持超彈性材料本構模型。
2.改進：改進材料分類改進材料庫中超彈性材料（HyperElatsic）分類。
近期熱門：
如何避免世界杯傷病危機？仿真助力定制化球鞋!完善多項細節，提升產品品質！Simright 2018.08.10更新！EasyPDM新增BDF格式文件文本內容在線對比功能！Simright 2018.08.03更新！豐富后處理中色條（Legend）顯示刻度！Simright 2018.07.27更新修復Simulator位移邊界模擬錯誤的問題！Simright 2018.07.20更新新增非推薦瀏覽器即時提醒功能！
展開 【12月20-22日 杭州】ABAQUS高級通用技術之材料本構模型與失效問題專題培訓
三個期次培訓內容的側重點不同，分別涉及復雜裝配體結構分析/材料本構與材料失效問題/流固耦合問題，學員可根據需要選擇相應期次參加培訓。
三、適用人員
現對第二期（Abaqus材料本構模型與失效問題專題）培訓進行招生。
工程中很多材料只進行線彈性分析是遠遠不夠的，材料本構選擇與材料失效問題逐漸成為仿真常見的疑問與難點，本課程對工程常用材料（金屬、橡膠、泡沫、織物、混凝土等）本構模型以及失效問題進行詳細講解，本構模型如彈性：線彈性、超彈性、黏彈性等；非彈性：金屬塑性、混凝土塑性、織物、橡膠永久變形等。損傷與失效如金屬材料漸進損傷和失效、復材損傷與失效、脆性開裂、混凝土損傷與失效等，另外，連接器的損傷與失效也會涉及。課程中會對這些材料本構模型與損傷失效模型的使用注意事項（互斥性與組合性）進行詳細講解，并基于通用材料試驗規范講解材料本構參數的獲取方法。案例內容涉及普遍的工程有限元線性、非線性問題，適合使用Abaqus高校學生及各企事業單位相關科研人員、工程師。
四、時間地點
第二期Abaqus材料本構模型與失效問題專題
12月20日-12月22日（三天） 杭州
具體地點及報道詳情開課前一周時間通知。
五、培訓大綱
六、授課方式與課外福利
理論講解+軟件實際操作練習+案例step by step講解
參加培訓可共享鄧老師多年積累的Abaqus材料庫資源USim_MAT.lib，涉及廣泛的材料本構與失效模型參數。
除培訓涉及的所有CAE文件+課程資料之外，參加培訓的學員可任意指定獲取10個USim公眾號文章中的案例CAE文件。
展開 ABAQUS橡膠本構模型
Abaqus 軟件具有非常強大橡膠本構模型的定義功能，不僅提供了很多現有的本構模型，還可以進行模型本構的自定義，并且具有橡膠材料評估的功能，從而保證了橡膠結構件的模擬精度。本文對幾種定義方式進行介紹：
1. ABAQUS中提供的超彈性材料的本構模型
Mooney-Rivilin模型
Neo-Hookean模型
Yeoh模型
Ogden模型
Arruda-Boyce模型
Van der Waals模型
ABAQUS提供的這幾種橡膠超彈性材料本構模型可以準確的擬合材料應力-應變關系的變化。用戶可以根據問題的具體要求，選擇相應的本構模型來模擬材料的力學性質，力圖用參數少，數學上處理簡單的模型來得到相對精確的行為描述。
2. 用戶自定義
ABAQUS支持用戶自定義材料本構模型，*UMAT提供自定義材料本構模型的模版，方便用戶自定義材料
當ABAQUS沒有提供我們需要的材料模型時，用戶可以使用ABAQUS的UMAT自定義材料本構。
*UMAT子程序具有強大的功能，使用UMAT可以定義材料的本構關系，使用ABAQUS材料庫中沒有包含的材料進行計算，擴充程序功能；UMAT幾乎可以用于力學行為分析的任何分析過程，幾乎可以把用戶材料屬性賦予ABAQUS中的任何單元。
3. 評估材料
當模擬超彈性材料時，你可能已經獲得了ABAQUS定義超彈性材料的某個本構所需的參數；然而，更多的情況是為你提供了必要模擬的材料的試驗數據。幸運的是，ABAQUS可以直接地接受試驗數據，并通過擬合試驗數據，確定所選本構模型中的系數，并對模型的穩定性進行檢驗，確定穩定收斂區間。這些過程在程序中可自動完成。
展開 【12月20-22日 杭州】ABAQUS高級通用技術之材料本構模型與失效問題專題培訓
三個期次培訓內容的側重點不同，分別涉及復雜裝配體結構分析/材料本構與材料失效問題/流固耦合問題，學員可根據需要選擇相應期次參加培訓。
三、適用人員
現對第二期（Abaqus材料本構模型與失效問題專題）培訓進行招生。
工程中很多材料只進行線彈性分析是遠遠不夠的，材料本構選擇與材料失效問題逐漸成為仿真常見的疑問與難點，本課程對工程常用材料（金屬、橡膠、泡沫、織物、混凝土等）本構模型以及失效問題進行詳細講解，本構模型如彈性：線彈性、超彈性、黏彈性等；非彈性：金屬塑性、混凝土塑性、織物、橡膠永久變形等。損傷與失效如金屬材料漸進損傷和失效、復材損傷與失效、脆性開裂、混凝土損傷與失效等，另外，連接器的損傷與失效也會涉及。課程中會對這些材料本構模型與損傷失效模型的使用注意事項（互斥性與組合性）進行詳細講解，并基于通用材料試驗規范講解材料本構參數的獲取方法。案例內容涉及普遍的工程有限元線性、非線性問題，適合使用Abaqus高校學生及各企事業單位相關科研人員、工程師。
四、時間地點
第二期Abaqus材料本構模型與失效問題專題
12月20日-12月22日（三天） 杭州
具體地點及報道詳情開課前一周時間通知。
五、培訓大綱
六、授課方式與課外福利
理論講解+軟件實際操作練習+案例step by step講解
參加培訓可共享鄧老師多年積累的Abaqus材料庫資源USim_MAT.lib，涉及廣泛的材料本構與失效模型參數。
除培訓涉及的所有CAE文件+課程資料之外，參加培訓的學員可任意指定獲取10個USim公眾號文章中的案例CAE文件。
七、培訓費用
1、3980元/三天，培訓費用包含培訓費、資料費、證書費、午餐費，住宿及晚餐費自理。
2、持本人學生證或教師證享有8.5折優惠。
展開 
【12月20-22日 杭州】ABAQUS高級通用技術之材料本構模型與失效問題專題培訓
三個期次培訓內容的側重點不同，分別涉及復雜裝配體結構分析/材料本構與材料失效問題/流固耦合問題，學員可根據需要選擇相應期次參加培訓。
三、適用人員
現對第二期（Abaqus材料本構模型與失效問題專題）培訓進行招生。
工程中很多材料只進行線彈性分析是遠遠不夠的，材料本構選擇與材料失效問題逐漸成為仿真常見的疑問與難點，本課程對工程常用材料（金屬、橡膠、泡沫、織物、混凝土等）本構模型以及失效問題進行詳細講解，本構模型如彈性：線彈性、超彈性、黏彈性等；非彈性：金屬塑性、混凝土塑性、織物、橡膠永久變形等。損傷與失效如金屬材料漸進損傷和失效、復材損傷與失效、脆性開裂、混凝土損傷與失效等，另外，連接器的損傷與失效也會涉及。課程中會對這些材料本構模型與損傷失效模型的使用注意事項（互斥性與組合性）進行詳細講解，并基于通用材料試驗規范講解材料本構參數的獲取方法。案例內容涉及普遍的工程有限元線性、非線性問題，適合使用Abaqus高校學生及各企事業單位相關科研人員、工程師。
四、時間地點
第二期Abaqus材料本構模型與失效問題專題
12月20日-12月22日（三天） 杭州
具體地點及報道詳情開課前一周時間通知。
五、培訓大綱
六、授課方式與課外福利
理論講解+軟件實際操作練習+案例step by step講解
參加培訓可共享鄧老師多年積累的Abaqus材料庫資源USim_MAT.lib，涉及廣泛的材料本構與失效模型參數。
除培訓涉及的所有CAE文件+課程資料之外，參加培訓的學員可任意指定獲取10個USim公眾號文章中的案例CAE文件。
七、培訓費用
1、3980元/三天，培訓費用包含培訓費、資料費、證書費、午餐費，住宿及晚餐費自理。
2、持本人學生證或教師證享有8.5折優惠。
展開 【公益貼】LS-DYNA 中的復合材料本構模型的選取
LS-DYNA中豐富的FRP復合材料本構材料庫
答應一位網友抽空總結下ls-dyna中的本構關系， 講講這么多復合材料的本構該如何選擇？
1. LS-DYNA中豐富的FRP復合材料本構材料庫
如果真要說在FRP復合材料仿真方面的優勢，就通用商業軟件而言，LS-DYNA確實有一條是其他通用商業軟件不具備的優勢：那就是豐富的復合材料本構材料庫。就FRP復合材料面內失效而言，常用的失效準則如下：(1) 最大應力準則和最大應變準則,(2) Tsai-Wu 準則, (3) Chang-chang準則, (4) Hashin準則,(5) Puck準則,(6) LaRC準則等，下面列出常用幾種復合材料本構的特點，如下表：
Table 1.
展開 Abaqus材料本構模型導圖
本人根據Abaqus用戶材料手冊整理了一份材料本構模型導圖，供大家交流學習。（Tips: 右鍵→新標簽頁打開圖片，放大高清查看）
橡膠材料本構理論介紹
橡膠材料本構理論介紹（一）
——橡膠材料簡介和本構理論背景
橡膠材料作為一種高分子非線性材料,具有強彈性、大變形的特性,且柔軟性、耐磨性、絕緣性和阻隔性都十分優良,能滿足很大范圍的使用要求,尤其在工程上的應用非常廣泛。特別是橡膠的硫化和添加劑的使用提高了材料的機械和物理性能,使得它擁有更多的應用領域,廣泛應用于承載結構軸承、密封件、吸收震動的襯墊、連接器和輪胎等，具有更重要的商業意義。
由于橡膠材料復雜的分子特性以及材料和幾何的雙重非線性,且這種材料對于溫度、周圍的介質、應變隨時間的變化、載荷率和應變量等的作用和影響十分敏感 ,這使得建立精確的數學模型更加困難，也使得橡膠材料本構模型呈現多樣性和局限性，所以對于橡膠材料本構模型的研究更是任重而道遠。
近年來，隨著計算力學的飛速發展,特別是有限元分析的發展,使得三維大應變分析成為復雜彈性體產品的設計生產過程中不可缺少的一部分,同時對橡膠彈性本構模型提出了更苛刻的評價標準,促使橡膠材料的彈性本構模型更進一步發展。
一般從下列三個主要方面對橡膠材料復雜的高度非線性行為來進行研究:
1.在靜載作用下的非線性彈性行為 ;
2.在循環載荷作用下的粘彈性行為 ;
3.在預應力作用后表現的應力軟化現象,即Mullins 效應 。詳情見附件
abaqus-橡膠本構.pdf
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