剛度折減
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-05
剛度折減的視頻教程
1小時運用Tsai-Wu準則-從理論到Abaqus實戰全解析
本課程第一節課詳細介紹了Tsai-wu準則的特點、應用場景，以及材料滿足Tsai-Wu準則后剛度折減規則（這是幾乎所有中文論壇上關于Tsai-wu準則的帖子沒有討論的）；第二節課用帶孔平板的案例，介紹了Tsai-wu準則的實戰運用。
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橡膠及泡棉類超彈性材料_力學仿真方法介紹(ABAQUS)
第3章介紹Mullins效應（初始應力響應帶來的剛度折減） & Permanent Set（塑性永久變形）的建模方法，這兩種效應是和載荷歷程、應變水平相關的力學問題，所以算是對超彈性力學建模方法的一個重要補充。 后續會再推出一粘彈性模型的仿真課程，包括Time-dependent 粘彈性模型、Frequency-depend 粘彈性模型、非線性粘彈性建模、循壞載荷問題仿真等四個小節的內容。
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剛度折減的實例教程
對于用戶定義的其他特殊梁，如轉換梁、鉸接梁、耗能梁、組合梁等，程序仍默認指定剛度放大系數，用戶可根據工程實際予以修改。
4、邊梁剛度放大系數上限
邊梁剛度放大系數由中梁剛度放大系數計算而來，軟件提供該參數，使得計算值不大于參數設置的數值。
B區參數詳解
1、中梁剛度放大系數
對程序判斷為中梁的梁，其抗震狀態下的剛度放大系數按該參數設置，該剛度系數影響模型的模態計算、地震下的位移、內力等(注：主要為適應廣東高規2021版按設防烈度計算的原則，以考慮梁板在中震下開裂后，樓板無法繼續為梁提供彈性計算時的剛度放大系數的情況)。
2、邊梁剛度放大系數
對程序判斷為邊梁的梁，其抗震狀態下的剛度放大系數按該參數設置，該剛度系數影響模型的模態計算、地震下的位移、內力等(注：主要為適應廣東高規2021版)。
3、連梁剛度折減系數
軟件根據該參數對連梁剛度進行折減，并且對按框架梁輸出的連梁和墻開洞方式生成的連梁均有效。
相關條文：
《高規》5.2.1條
C區參數詳解
1、中梁剛度放大系數
對程序判斷為中梁的梁，其風荷載計算時的剛度放大系數按該參數設置，該剛度系數影響模型風荷載下的位移、內力等(注：主要為適應廣東高規2021版)。
2、邊梁剛度放大系數
對程序判斷為邊梁的梁，其風荷載計算時的剛度放大系數按該參數設置，該剛度系數影響模型風荷載下的位移、內力等(注：主要為適應廣東高規2021版)。
3、連梁剛度折減系數
軟件根據該參數對風荷載計算時的連梁剛度進行折減，并且對按框架梁輸出的連梁和墻開洞方式生成的連梁均有效。
展開 拉格朗日法是處理連續介質力學的經典有限元方法，現代的拉格朗日法也通過結合ALE、XFEM、單元剛度折減等技術手段來解決大變形、材料失效問題；歐拉法是計算流體力學的常用方法，也可用于固體力學中的大變形問題；無網格法包括SPH、DEM等，SPH方法也常用于切削過程中的大變形仿真。
ALE
CEL
SPH
高速銑削仿真
1、材料參數定義
通用參數：
材料密度
材料機械性能參數：
彈塑性階段（沒有損傷）
初始損傷準則（損傷起始）
損傷演化準則（剛度折減-材料失效）
材料熱力學性能參數：
導熱系數
線膨脹系數
比熱容
非彈性變形能耗散比
材料使用的是合金結構鋼20NiCrMo5，塑性階段我使用了J-C模型。
2、網格與單元
網格劃分要足夠細才會有切屑，刀具切削區域局部加密防止接觸穿透，單元類型選擇熱-位移耦合單元，要定義單元刪除和狀態輸出。
3、仿真結果
應力
溫度
等效塑性應變與切削力曲線
下期文章提供切削inp文件下載
鋁合金切削（未考慮溫度）
合金鋼切削（考慮溫度）
展開 2、CABLE280支持彈性、等向硬化、隨動硬化、Chaboche硬化和蠕變；支持附加質量、阻尼、抗壓剛度折減、粘性正則化和初始狀態。
l 附加質量：可以對單元添加單位長度的質量（SECCONT ROL，ADDMAS）。
l 阻尼：可以定義非線性的阻尼系數（SECCONT ROL,,,CV1,CV2），用于表征流體環境的非線性阻尼效應特性。
l 抗壓剛度折減：纜索非常柔軟幾乎不能受壓，實際抗壓剛度比較小，以抗拉剛度（EA）乘于系數進行折減。
l 粘性正則化：纜索在受壓和受拉狀態之間切換，因為剛度不連續，可能出現的收斂困難。單元使用粘性正則化幫助收斂。
l 初始狀態：設置初始應力或初始應變，以保證求解的魯棒性。因為柔軟纜索側向剛度非常依賴軸力，若無初始應力或初始應變，總剛矩陣可能奇異，計算無法收斂。
應用舉例
用Cable280單元簡單模擬鉸車卷揚線纜過程
模型
建立一個內徑1000mm，外徑1200mm，寬500的實體環柱用于模擬絞車卷筒，長8000mm的線用于模擬線纜，在卷筒中心位置建立一個Keypoint。
其中：
l 卷筒外表面分割出一小塊，將用于與線纜端綁定約束，模擬繩卡固定。
l 卷筒內表面與中心點建立多點約束綁定，卷筒將繞中心轉動，以方便施加約束。
l 繩索與卷筒外表面建立摩擦接觸，以模擬卷纜過程。
假定卷筒材料為結構鋼，線纜材料為聚乙烯。
用Solid185單元來劃分卷筒，
用Cable280單元來劃分線纜。
▲ 圖2. 幾何模型
▲ 圖3.
展開 ■ CABLE280支持彈性、等向硬化、隨動硬化、Chaboche硬化和蠕變；支持附加質量、阻尼、抗壓剛度折減、粘性正則化和初始狀態。
附加質量
：可以對單元添加單位長度的質量（SECCO N T R OL，ADDMAS）。
阻尼
可以定義非線性的阻尼系數（SECCO N T R OL,,,CV1,CV2），用于表征流體環境的非線性阻尼效應特性。
抗壓剛度折減
纜索非常柔軟幾乎不能受壓，實際抗壓剛度比較小，以抗拉剛度（EA）乘于系數進行折減。
粘性正則化
纜索在受壓和受拉狀態之間切換，因為剛度不連續，可能出現的收斂困難。單元使用粘性正則化幫助收斂。
初始狀態
設置初始應力或初始應變，以保證求解的魯棒性。因為柔軟纜索側向剛度非常依賴軸力，若無初始應力或初始應變，總剛矩陣可能奇異，計算無法收斂。
應用舉例
用Cable280單元簡單模擬鉸車卷揚線纜過程
模型
建立一個內徑1000mm，外徑1200mm，寬500的實體環柱用于模擬絞車卷筒，長8000mm的線用于模擬線纜，在卷筒中心位置建立一個Keypoint。
其中：
■ 卷筒外表面分割出一小塊，將用于與線纜端綁定約束，模擬繩卡固定。
■ 卷筒內表面與中心點建立多點約束綁定，卷筒將繞中心轉動，以方便施加約束。
■ 繩索與卷筒外表面建立摩擦接觸，以模擬卷纜過程。
假定卷筒材料為結構鋼，線纜材料為聚乙烯。
用Solid185單元來劃分卷筒，用Cable280單元來劃分線纜。
展開 hashin-vumat ￥15
hashin-剛度折減-指數-基于能量chang-chang
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表示材料剛度的折減程度。
3. 內聚力模型損傷
CSDMG：描述cohesive單元進入軟化段后的損傷狀態。
4. 復合材料損傷
ABAQUS支持多種復合材料損傷變量：
DAMAGEFT/FC：用戶手冊中描述為：
Fiber tensile/ compressive damage variable.
層合板低速沖擊仿真3個月前
仿真的約束
本構模型與失效處理
在VUMAT中，采用Hashin準則進行失效判斷，對失效的單元做剛度折減模擬失效。注意，這里沒有使用單元刪除。
接觸力結果
文獻接觸力結果如下：
圖來源：譚建設.復合材料層合板低速沖擊響應的試驗研究與仿真分析[D].上海交通大學,2014.
該模型在考慮了鋼筋和混凝土相互作用的基礎上，提出了節點豎向承載力驗算公式和剪力計算公式，對梁類型的構件能夠同時定義強化、軟化行為，并可描述混凝土的開裂/壓碎損傷（卸載剛度的折減）。
干貨資料：
在不折減剛度的情況下，實現了原材料的節省，在有限的預算和緊迫的項目周期內完成了設計。他們給出了如下評價：
“
使用SimSolid非常棒。我們將傳統的設計周期時間縮短了50%，并且仍然可以在幾分鐘到幾秒鐘內運行完整的CAD裝配體。SimSolid是動態評估多種設計備選方案的關鍵推動力。我們顯著減少了完整組裝所需的工程建模計算時間，做到了在最后期限給出穩健可行的設計。
該模型在考慮了鋼筋和混凝土相互作用的基礎上，提出了節點豎向承載力驗算公式和剪力計算公式，對梁類型的構件能夠同時定義強化、軟化行為，并可描述混凝土的開裂/壓碎損傷（卸載剛度的折減）。
hashin-剛度折減-指數-基于能量chang-chang
由于它描述材料拉壓 性能的同時能展現損傷引起的不可逆的材料退 化［１６］ ， 尤其在材料宏觀屬性的拉壓屈服強度不同、 拉伸屈服后材料表現為軟化及壓縮屈服后材料先硬 化后軟化、 拉伸和壓縮采用不同的損傷和剛度折減因子、 在循環載荷下剛度可以部分的恢復等方面具 有科學的理論推導， 因此本文采用該模型揭示鋼 － 混凝土組合結構受力特性和損傷演化規律。
Abaqus中使用Hashin準則定義損傷變量對材料剛度進行折減來描述CFRP層合板中常見的四種失效模式。
Abaqus 中使用 Hashin 準則定義損傷變量對材料剛度進行折減來描述 CFRP 層合板中常見的四種失效模式。
按照這個建議，在ETABS中，可以指定墻體剪切剛度f12的折減系數為0.25，以達到相同的效果。Powell教授同時指出，由于細長墻的剪切變形不突出，剪切模量的誤差不會對結構行為帶來過大影響。同時，通過性能化設計也要確保墻體的剪切不屈服，所以工程上這種近似的處理方法是可行的。
