結構損傷演化模擬的案例
基于粘塑性自洽模型（VPSC）FCC結構金屬拉伸壓縮過程中織構的演化模擬------案例二十五
VPSC是由加州大學洛斯阿拉莫斯國家實驗室（大學）的董事會與美國能源部聯合開發全稱VISCO-PLASTIC
SELF-CONSISTENT (VPSC)
目前使用的是更新于2012年5月1日的vpsc7d，
VPSC 是用 FORTRAN 77 編寫的計算機代碼，用于模擬多晶聚集體的塑性變形。 VPSC 全稱 Visco Plastic Self Consistent，指的是特定的機械狀態 (VP) 和使用的方法 (SC)。 VPSC 是為應用于低對稱材料（六邊形、三角形、正交、三角形）而開發的，盡管它在立方材料上也表現良好。
VPSC 說明了單晶和聚集體的特性和響應的完全各向異性。它模擬了骨料在外部應變和應力作用下的塑性變形。
VPSC 基于滑移和孿晶的物理剪切機制，并考慮了晶粒相互作用效應。除了提供宏觀應力-應變響應外，它還解釋了單個晶粒的硬化、重新定向和形狀變化。
因此，它預測了與塑性成形相關的硬化和織構的演變。模擬程序可應用于金屬、金屬間化合物和地質聚集體的變形。
展開 基于粘塑性自洽模型（VPSC）HCP(AZ31B)結構金屬拉伸壓縮過程中織構的演化與應力應變響應模擬
運行分析時輸入包含文件如下
1，vpsc.in（主文件）
2，TENSIN.3（邊界條件）
3，rand1000.tex（初始取向）
4，AZ31b.sx（單晶屬性）
運行時輸出文件
1，PCYS.OUT（屈服面信息）
2，STR_STR.OUT（應力應變信息）
3, TEX_PHn.OUT（變形結束后取向信息）
輸入
1，具有
1944 個方向的基底織構特征取向文件（文件 RAND1944.TEX）
2，考慮IJP文章選擇合理的材料參數，本案例共有3組滑移系（分別是Prismatic，Basal，Pyramidal 〈c + a〉，）+一個拉伸孿晶系統（拉伸孿晶系統）
材料參數如圖所示：
一，拉伸變形模擬（50%Z方向拉伸）（affine方法）
晶粒初始取向分布
變形結束后晶體取向分布
拉伸過程中滑移系開動情況
二，壓縮變形模擬（50%Z方向壓縮）
晶粒初始取向分布
變形結束后晶體取向分布
壓縮過程中滑移系開動情況
三，平面應變壓縮模擬（50%Z方向軋制）
晶粒初始取向分布
變形結束后晶體取向分布
平面應變壓縮過程中滑移系開動情況
變形過程中的等效應力應變響應
展開 關于內聚單元的損傷演化參數設定
<p>關于abaqus里cohesive單元損傷演化階段，我們可設定關于位移的線性、指數、自定義表格演化以及關于能量的線性、指數演化，其中線性與指數演化關系明確，abaqus幫助文檔中也有說明，但關于損傷D-位移E表格演化并沒有相應的幫助文檔，有時我們需要根據實驗數據確定這段演化關系，下面我將和大家分享如何確定損傷D與位移E的關系。</p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202503/attachment/fe893c991a46473683e10503eeeae1ce.png" style="display: inline-block;">
<img src="https://img.jishulink.com/202503/attachment/fe893c991a46473683e10503eeeae1ce.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202503/attachment/fe893c991a46473683e10503eeeae1ce.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202503/attachment/fe893c991a46473683e10503eeeae1ce.png?
展開 輕骨料混凝土細觀損傷演化分析
輕骨料混凝土細觀損傷演化分析
1研究現狀
混凝土材料的準脆性斷裂破壞是裂紋萌生、穩定擴展和失穩擴展的過程。為描述和分析混凝土的斷裂行為，1961年，Kaplan［1］開始將線彈性斷裂力學方法引入到了混凝土結構的分析中。由于混凝土存在應變軟化現象，混凝土出現裂縫后，骨料與砂漿間仍存在著齒合的粘結效應，且混凝土的微觀裂縫和亞臨界裂縫尺寸相較于一般的金屬材料大幾個量級，故彈塑性斷裂力學的COD和J積分理論亦不適用于描述混凝土在細觀尺度上的斷裂損傷［2］。
近年來在細觀尺度上通過數值模擬來分析和研究混凝土的宏觀斷裂逐漸成為熱點。目前國內外學者提出了許多用于模擬混凝土斷裂損傷過程的細觀力學模型，主要分為連續和非連續裂縫模型兩類［3-4］。經典連續裂縫模型包括彌散裂紋模型［5］、鈍裂縫帶模型［6］、旋轉裂縫模型［7］等。經典的非連續裂縫模型包括格構模型［8］、剛體彈簧模型［9］、隨機力學特征模型［10］等。這些裂縫模型均難以對混凝土內部裂縫的萌生、擴展以及貫通的全過程進行直觀展示，且模型網格敏感性較大，收斂性較差。內聚力模型因能克服上述缺陷，是目前模擬材料斷裂使用較多的模型。
輕骨料混凝土具有輕質高強、保溫隔熱性能好、抗火性好和抗震性能良好等諸多優點，目前已成為僅次于普通混凝土用量最大的一種新型混凝土，得到了國內外的廣泛應用，國內外對輕骨料混凝土的力學性能、耐久性能等開展了較為廣泛的試驗研究，而有關輕骨料混凝土細觀層次上斷裂損傷演化分析和數值模擬研究仍然很少?；谶B續損傷力學的內聚力模型是采用在實體單元之間嵌入內聚力單元的方法來模擬損傷以及斷裂行為。目前采用內聚力模型來模擬輕骨料混凝土單軸拉壓下損傷斷裂行為的還未見相關報道。
展開 
abaqus vumat子程序損傷演化階段（應力更新）問題
我想編寫一個關于Johnson-Cook損傷的vumat子程序，然后做了一個單軸拉伸的案例，但是進入損傷階段后力和位移曲線震蕩嚴重
我想知道損傷演化階段應力如何更新，只需要改變彈塑性階段的剛度矩陣嗎
ABAQUS-纖維強化復合材料的損傷演化和網格移動
ABAQUS-纖維強化復合材料的損傷演化和網格移動.doc
ABAQUS VUMAT子程序 PUCK損傷起始準則+指數演化方法 ￥58
ABAQUS PUCK損傷起始準則+指數演化方法
復合材料本構
損傷矩陣
損傷應力應變關系
PUCK準則
指數退化方法
VUMAT代碼如下
蘭大《Nature》子刊：超導帶材損傷演化檢測技術突破性進展！
依照磁光法的磁通圖像演化過程特征，進一步提出了對磁通運動與損傷機制認知研究的新途徑，取得的主要成果有：
1、發現了如圖3所示的一種點狀磁通運動的新模式及其運動時間尺度的變化特征，即隨著環境溫度從40K升高到60K和77K，運動時間尺度從 30ms增加至60ms和100ms；
2、隨著應變的增大，磁通運動由點狀結構變化為紡錘狀的穿透模式，其速度分布具有多級特征（如圖4所示），位于（6 μm/s，1059.3 μm/s）區間。
3、提出了磁光穿透圖像與內部損傷關聯的研究途徑。亦即，將實驗樣品采用逐層化學腐蝕處理，由磁光圖像定位出穿透位置處的SEM掃描結果進行對比（見圖5），由此得到了帶材內部損傷與裂紋擴展的特征規律。
基于這一新的實驗研究途徑及其實驗結果，發現了YBCO二代超導材料在使役環境下材料損傷的磁場敏感性，即穿透深度遠大于貫穿裂紋，進而揭示出這種損傷模式完全不同于傳統推測的貫穿裂紋破壞模式。其次，通過逐層腐蝕和SEM掃描，還發現了這種YBCO二代帶材從基底向上傳播的新破壞模式，且損傷尖端存在一種非晶化現象，如圖6所示。
圖5. 損傷與磁光圖像的對應。
圖6.
展開 平紋復合材料VUMAT子程序本構介紹（hashin準則及線性損傷演化方法）
因此在建立均質化模型時，平紋復合材料的剛度矩陣，損傷起始準則，損傷演化方法以及退化的剛度矩陣與單向復合材料具有明顯的差異。主要體現為平紋復合材料在面內的兩個方向均有纖維，因為對于平紋復合材料的失效模式主要有：經向拉伸/壓縮損傷，緯向拉伸/壓縮損傷以及厚度方向上的拉伸/壓縮損傷,此外還可以通過在層間插入cohesive單元考慮層間分層失效。接下來主要介紹層內的損傷本構關系。
1. 平紋復合材料損傷剛度矩陣
（1）
（2）
（3）
其中，d代表損傷系數，L、T以及Z代表三個垂直的方向，t、c代表拉伸，壓縮損傷，例如dlt代表縱向拉伸損傷。
2. 損傷起始準則（hashin準則）
(4)
其中，f1t,f1c代表縱向纖維拉伸和壓縮損傷，f2t,f2c代表橫向纖維拉伸和壓縮損傷，f3代表厚度方向上的失效，其中應變大于0時為拉伸失效，小于0時為壓縮失效。
3. 損傷后損傷演化模型（線性退化模型）
（5）
當滿足損傷起始準則后，損傷演化開始起作用。其中1t、1c、2t、2c、3t、3c的失效模式下對應的損傷系數分別為d1t、d1c、d2t、d2c、d3t、d3c。其中，εii為當前應變，εiimax為初始失效應變，εif為最終失效應變。
展開 濕熱環境下碳纖維復合材料宏-細觀損傷演化Vumat子程序。
濕熱環境下碳纖維復合材料宏-細觀損傷演化Vumat子程序。 感興趣的話和我私聊吧！
金屬增材制造的微觀結構演化建模與仿真
不能預測紋理，甚至不能再現晶粒結構的外觀。因此，不建議將KMC模型用于AM-增材制造晶粒結構演變。然而，KMC模型對于模擬由原位熱處理引起的增材制造過程中的晶粒粗化效果可能非常有用。
與模型無關的微觀結構仿真的一個基本問題是通過成核形成新的晶粒。原則上，通過調整成核參數，幾乎所有類型的晶粒微結構都會演化。這是一個基本問題，因為它削弱了所有模型的預測力。因此，未來的一項任務是根據實驗數據確定各種合金的形核參數，這將有助于評估微觀結構演化模型的預測力。
[1]來源：《沒有仿真，增材制造能走多遠》/安世亞太高級副總裁田鋒
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HCP多晶變形與織構演化模擬
模擬通過編程ｕｍａｔ子程序實現，正確性通過ｄａｍａｓｋ程序進行對比驗證。驗證正確性通過織構演化確定。
模擬考慮三組滑移+一組孿晶
滑移為BASAL <a>{0 0 0 1}<1 1 -2 0>,3組
PYRAMIDAL<c+a>{1 1 -2 2}<-1 -1 2 3> 6組 （二階）
PRISMATIC {1 0 -1 0}<1 1 -2 0> 3組
孿晶為TENSILE TWIN {1 0 -1 2}<-1 0 1 1> 6組
１，沿著RD壓縮50%：
編寫子程序結果
ｄａｍａｓｋ模擬結果
２，沿著RD拉伸50%：
編寫子程序結果
ｄａｍａｓｋ模擬結果
３，沿著ND平面應變壓縮結果：
編寫子程序結果
ｄａｍａｓｋ模擬結果
多晶拉伸變形模擬（參數與ｄａｍａｓｋ保持一致）
包含500個晶粒100000個單元的多晶體模擬，沿著X方向施加50％的工程應變
模擬結果如下：
應力分布
孿晶分布
累計剪切應變分布
BASAL累計剪切分布
PYRAMIDAL<c+a>累計剪切分布
PRISMATIC累計剪切分布
TENSILE TWIN累計剪切分布
模擬結果在織構演化方面與ｄａｍａｓｋ程序具有良好的一致性。并且很好二的表現了孿晶的出現，以及對于塑性變形的相對低的貢獻。
展開 超聲速平板邊界層轉捩過程中擬序結構的時間演化 | 航空學報CJA
在邊界層轉捩的后期，多種結構之間的相互作用而不是單一的發夾渦模式主導了演化過程。
選取了一個典型的例子來描述平板邊界層轉捩中除旁路轉捩之外的新結構生成過程。如圖4所示?？梢杂^察到一個新發卡渦生成的全過程，標記為渦E，視場從x = 230 mm延伸到x = 290 mm，每幅圖像之間的時間間隔為5 ms，流動從左到右。從圖4(a)到圖4(d)，只觀察到波浪形結構，在圖4(d)現有下游波浪形結構的上部可以觀察到一個小的凸起結構。然而，在圖4(e)中，這種波狀結構已經迅速演變成發夾渦(渦F)。隨后，漩渦E被連續卷起，其長度和高度同時增加。渦F的頭部沿下游方向有明顯的斜向上拉伸趨勢。在圖4(h)中，3個結構沿著流動方向并排生成，并保持著服從理想發夾模型的明顯特征，彼此之間沒有明顯的相互作用。
圖4 轉捩早期階段新結構的生成
有2點值得注意：
第一點是渦旋結構的演化和發展速度。通過圖中的8幅時序圖像，可以發現新結構的產生可以分為3個階段。在第一階段，結構以非常慢的速度演化，如圖4(a)-圖4(d)所示。但在第二階段，結構以非常高的速度演化，并迅速形成發夾渦，如圖4(d)-圖4(e)所示。而在第三階段，進化速度有所下降，但仍高于第一階段，如圖4(e)-圖4(h)所示。可以把第一階段的類波結構看作準穩定狀態，因此演化速率較低。第二階段可以看作是從波狀結構向發夾結構的快速轉捩，表現為原有的平衡被打破，發夾結構迅速形成，流動再次進入新的準穩定狀態。第三階段的演化速度比第一階段快，表明發夾結構的演化比波狀結構快。
第二點是同一時刻下不同渦旋結構的產生過程存在差異。如圖4(d)至圖4(h)所示，在20 ms的時間間隔內形成了一個新的發夾渦(渦F)。然而，渦F上游的渦E已經在圖4(a)中形成。
展開 激波作用下顆粒層動態演化的雙流體模擬
摘要：基于計算流體力學開源軟件OpenFOAM的雙流體模型及相應求解器，模擬研究了激波作用下顆粒層的動態演化特性，并通過與文獻報道的實驗結果對比，評估了數值模擬結果的定量準確性。對比發現模擬得到顆粒層上下游壓力變化以及顆粒層自由面位置的時間演化都能與實驗結果定量吻合。該研究結果為下一步基于OpenFOAM軟件開展沖擊作用下顆粒拋灑特性的數值模擬奠定了基礎。
關鍵詞：沖擊波；雙流體模型；CFD
在高能炸藥裝置中添加金屬顆粒以改進或控制其毀傷性能是相關領域的研究熱點之一[1-2]。當爆炸發生后，金屬顆粒在高壓爆炸氣相產物的沖擊夾帶下高速拋灑，并與爆炸產物和氧氣發生化學反應釋放熱量，以實現對目標物的毀傷。已有研究表明，沖擊波作用下固體顆粒的拋灑并不是均勻的，而是首先在固體顆粒物料層表面形成射流，在爆炸氣相產物的作用下射流不斷向外拋灑顆粒，最終形成遠場顆粒云。因此，爆炸初期固體顆粒物料層表面顆粒射流的形成及發展得到了學者的極大關注。
實驗上，爆炸初期固體顆粒的射流問題一般是通過高速成像技術結合粒子回收的方式加以研究，高速成像能夠得到爆炸火球外緣顆粒射流狀態，而粒子回收能夠得到顆粒的拋灑距離。張傳山等[3]試驗采用球形TNT為中心爆源，發現球形玻璃珠構成的顆粒和球殼中發生破碎的顆粒體積分數隨當量比的增加呈現指數的衰減規律。蔣治海等[4]對炸藥爆炸驅動不同壁厚拋撒裝置的殼體變形、裂紋產生液體射流形成及其發展過程進行了試驗研究，他們利用掃描電鏡對破片斷面進行分析發現破片的形成主要由剪切斷裂造成。薛琨等[5-6]通過高速分幅照相技術研究了不同硅油含量的石英砂殼層在爆炸沖擊作用下的動態拋灑過程，探究了顆粒射流的形成條件和結構特征，發現硅油含量對于固體顆粒射流的形成和發展有著重要的影響。
受檢測手段以及實驗本身安全性的限制，爆炸灑實驗所能測得的信息有限。
展開 退火銅晶粒生長模型（熱力耦合），用于TSV、TGV填充晶粒演化（相場模擬） ￥99
結合電子背散射衍射（EBSD）實驗與耦合熱–力的多晶相場模擬，揭示電鍍 TXV-Cu 在退火過程中的晶粒演化行為及其對可靠性的影響;基于相場方法的退火晶粒演化模型，將溫度依賴的界面遷移率、界面能及熱膨脹效應納入描述框架，從而在數值模擬中再現 TXV-Cu 的微觀組織演變過程。該模型不僅能夠為實驗觀察提供理論支撐，還可進一步用于預測不同工藝參數下 TXV-Cu 的組織演化規律，為優化工藝與提升器件可靠性提供指導。
