彈塑性損傷分析
關注創建者：匿名 創建時間：2021-12-09
彈塑性損傷分析的視頻教程
SAP2000結構建模、pushover分析（靜力彈塑性分析）
本課程利用SAP2000對一10層的鋼梁混凝土結構建模并且進行PUSHOVER分析，展示了在PUSHOVER分析中的荷載工況參數設置，以及分析后的結構塑性鉸發展、性能點和位移-剪力曲線的查看。
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SAP2000建模、pushover分析、彈塑性時程分析，工程案例分析
以一個10層的鋼梁混凝土柱結構的實際工程案例為模型，在SAP2000中建立軸網、定義結構構件、結構整體模型建立、結構荷載施加、結構的反應譜分析（查看層間位移角等）、靜力彈塑性分析（查看結構的塑性鉸發展、性能點，pushover曲線）、動力彈塑性分析（地震波選取、查看結構層間位移角、頂點位移時程曲線、基底剪力時程曲線等）。
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ABAQUS土木結構滯回分析及彈塑性時程分析
ABAQUS土木結構滯回分析及彈塑性時程分析（免費）【已結束】 直播時間：2021-04-20 19:30 課程背景： 目前，土木工程專業（結構方向）在校研究生經常采用ABAQUS軟件研究構件（擬靜力試驗數值模擬）和結構（振動臺試驗數值模擬、彈塑性時程分析）的抗震性能。
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彈塑性損傷分析的實例教程
型鋼混凝土柱-鋼牛腿-彈塑性塑性損傷分析
參考應變率：ε0
當滿足下列條件時，損傷初始化準則得以滿足：
等效塑性應變認為與應力三軸度和應變率相關聯。
θ^是無量綱溫度，表示為：
其中，θ是當前溫度，θ-melt是熔化溫度，θ_transition是指轉變溫度，在該溫度或低于該溫度時，損傷應變εpl_D的表達式不存在溫度依賴性。材料參數必須在轉變溫度或低于轉變溫度時測量。
損傷的發展可以公式化為:
公式中分母表示單元失效對應的Johnson-cook等效塑性應變，公式為：
分子表示為等效塑性應變增量，公式為：
公式中可以看到，損傷隨著塑性應變的增大不斷累積，直至材料的失效，通過損傷變量進一步與晶體材料的屈服面或者彈性性能的退化可以實現材料彈-塑-損傷的耦合模擬，當不對其進行耦合時，可以用來判斷材料的失效狀態與相關參數的關系。
參考文獻：《Crystal plasticity finite element modeling and simulation of diamond cutting of polycrystalline copper》編寫對應的材料子程序。在huang晶體塑性程序的基礎上，調用johnson-cookd損傷函數，編寫過程中，需要自定義響應的狀態變量，如等效塑性應變，等效塑性應變率，損傷變量，以及是否進行損傷單元的刪除分析。其中等效塑性應變增量的計算，通過滑移系統的分切應力與對應滑移系統剪切應變的乘積絕對值之后與等效應力的比值獲得。并最終實現損傷的表征，采用umat子程序進行編寫。
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建筑結構動力彈塑性時程分析、靜力彈塑性Pushover分析、模態分析
剪力墻擬靜力加載
建模及結構后處理
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ABAQUS各向異性彈塑性PUCK損傷VUMAT ￥5999
其核心功能包含三部分：首先基于正交各向異性彈性本構更新應力，通過材料屬性計算剛度矩陣并響應應變增量；其次實現彈塑性修正，采用J2流動理論判斷屈服狀態，通過牛頓迭代求解塑性變形并更新應力；最后建立漸進損傷模型，分別針對纖維方向（拉伸/壓縮失效）和基體方向（通過180°平面搜索臨界斷裂面）定義損傷初始判據，結合斷裂能與特征長度控制損傷演化過程。該模型通過21個狀態變量跟蹤材料歷史響應，包括塑性應變、損傷變量及主應變等。
該子程序專用于預測纖維增強復合材料（如碳纖維、玻璃纖維層合板）的漸進失效行為，適用于航空航天結構（機翼蒙皮、整流罩）、新能源汽車電池包防護結構、風電葉片等領域的強度分析與失效預測。其優勢在于精確模擬從初始彈性響應、塑性變形到最終斷裂的全過程，尤其擅長處理沖擊載荷、復雜應力狀態下的損傷演化問題。
展開 工程數據模塊提供了雙線性和多線性等向強化彈塑性模型。
對線性隨動強化, 屈服面在塑性流動過程中進行剛體平移。
屈服后最初的各向同性塑性行為不再各向同性 (隨動強化是各向異性強化的一種形式)
彈性區等于 2 倍的初始屈服應力，這稱為包辛格效應。
Chaboche Test Data
Uniaxial Plastic Strain Test Data
(單軸塑性應變測試數據) Plasticity（塑性模型）
-Bilinear Isotropic Hardening(雙線性等向強化)
-Multilinear Isotropic Hardening (多線性等向強化)
-Bilinear Kinematic Hardening(雙線性隨動強化)
-Multilinear Kinematic Hardening (多線性隨動強化)
-Chaboche Kinematic Hardening （非線性隨動強化）
-Anand Viscoplasticcity(Anand粘塑性模型)
所有的彈塑性模型，必須輸入材料的彈性模量和泊松比
3、試驗數據的處理方法
在ANSYS Workbench中的工程數據模塊中，彈塑性模型可以通過塑性應變與應力定義，因此需要使用下式進行轉換
下載地址：線性隨動強化彈塑性理論基礎
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彈塑性損傷分析的相關專題、標簽、搜索
彈塑性損傷分析的最新內容
薄壁彎管在內壓和彎矩作用下的彈塑性坍塌分析
案例 Elastic-plastic collapse of a thin-walled elbow under in-plane bending and internal pressure
問題描述與目標
本案例旨在研究一個薄壁90度不銹鋼彎管及其相鄰直管段，在面內彎矩（張開和閉合彎矩）與內部壓力共同作用下的彈塑性響應直至結構坍塌。通過此分析
該子程序為ABAQUS用戶自定義材料模型（VUMAT），用于模擬復合材料的非線性力學行為。其核心功能包含三部分：首先基于正交各向異性彈性本構更新應力，通過材料屬性計算剛度矩陣并響應應變增量；其次實現彈塑性修正，采用J2流動理論判斷屈服狀態，通過牛頓迭代求解塑性變形并更新應力；最后建立漸進損傷模型，分別針對纖維方向（拉伸/壓縮失效）和基體方向（通過180°平面搜索臨界斷裂面）定義損傷初始判據，結合斷裂能與特征長度控制損傷演化過程
今天給大家推薦一本2024年出版的有限元數值編程新書，封面如下圖所示。
在他大標題下面的副標題成功引起了我的注意：From Elasticity to Plasticity。
眾所眾知，對于有限元非線性數值編程的精品教材少之又少，可參考性其實并沒有線彈性的多。
對于彈塑性分析這一塊，最早是借助于Abaqus的UMAT子程序接口實現了代碼編制，算是初步了解了一些彈塑性分析過程中的數值要點
塑料熔流的粘彈性質極其復雜，其對于許多現象的影響也可以非常顯著，諸如正向力、剪切力等影響。所以了解物質的黏彈效應對于在射出成型制程當中保有良好質量以至于產品也相當關鍵。目前存在了各種不同的數學模型來表達物質的黏彈性，以下概述Moldex3D支持的多個模型：
線性微分模型(Linear Differential Model)
?UCM模型 (上對流Maxwell模型)
此模型以線性或準線性的方式來描述塑料的黏彈性
混凝土在外載荷作用下的非線性行為中同時包含微裂縫和塑性流動這兩種微觀機制的影響。在考慮混凝士等準脆性材料的非彈性力學行為方面，連續損傷力學模型可以通過不同的方式來描述材料剛度和強度的退化以及單邊效應。真正意義上的彈塑性損傷本構模型：不僅考慮卸載時不可恢復塑性變形的影響，而且還應該考慮損傷和塑性的雙向耦合效應。
彈性階段應力應變滿足如下關系
通過對應力進行譜分解，可得
式中，
針對罕遇地震作用,本文采用位移輸入模式，對超長鋼框架結構建立有限元計算模型，分別采用一致激勵輸入和多點激勵輸入方法，進行動力彈塑性時程分析。通過數值模擬研究發現，在超長結構中采用多點激勵輸入計算結構在罕遇地震作用下的響應更合理。
在模型X向采用南北向的EL-centro波，為提高計算效率，對時程曲線的時間步長縮短一倍，即采用時間間隔為0.01s，整體時間縮短一倍，由53.48s縮短為26.74s
在完成彈塑性時程分析之后，會得到大量的數據，如何在大量的數據中提取出有用的信息，并對結構進行性能評估成為了一個非常重要的課題。通常來講我們會從整體結構和重點構件兩個層面分別進行評估，其中結構層面的評估一般是通過頂點位移時程、最大層間位移角以及基底剪力時程等大指標確定；而構件層面則是通過轉角、力以及應變等構件指標確定。本文主要介紹如何在ETABS中進行構件性能校核。
1 可接受準則
在
【目錄】
1、Etabs 動力彈塑性注意的問題及細節；
2、Etabs 水平隔震結構FNA法與直接積分法對比注意要點；
3、標準求解器、高級求解器以及多線程求解器的異同；
4、為什么橡膠隔震支座的隔震結構在考慮P-Δ效應后為何程序計算的周期會變短？
5、在 FNA 法中如何考慮 P-Delta 效應？并應注意哪些問題？
【正文】
1、Etabs 動力彈塑性注意的問題及細節
ETABS的發展迅猛，Perform-3D高效穩定，它們各有所長，相關鏈接可看：
【JY】結構工程分析軟件討論（上）
【JY】結構工程分析軟件討論（下）
經過十余年的推廣和實踐，
Perform-3D作為專業的建筑結構非線性分析與性能評估軟件在國內已獲得廣泛認同。
ETABS也是國內工程師們熟知的多高層建筑結構分析和設計軟件，抗震、減隔震的彈塑性分析一直是ETABS優勢功能之一。
Johnson-cook 損傷起始準則是延性損傷準則模型的一個特例，用于預測延性金屬中孔洞的形核、生長和聚結導致的損傷起始。該模型假設損傷開始時的等效塑性應變是應力三軸性和應變率的函數。同時可以考慮溫度的影響。
包含的材料參數有：
失效相關參數：d1-d5。
金屬的熔化溫度：<span tabindex="0" data-mathml="
θ
melt
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