非局部模型的案例
通用的非局部GTN模型模型
參考文獻:《Numerical implementation of a non-local GTN model for explicit FE simulation of ductile damage and fracture》
GTN 一類“耦合型”損傷模型在軟化階段會產生應變/損傷高度局部化，解失去橢圓性，導致結果強依賴單元尺寸（“網格越細，帶寬越窄、耗能趨零”）——這是做延性斷裂數值預測時公認的頑疾
作者沿 Tvergaard–Needleman 的思路，把孔隙率的演化率做非局部積分平均（積分型非局部），并在顯式算法里給出一套能“真正規模不敏感”的數值實現：
1，用權函數實現非局部孔隙率演化
2，提出“交替推進”的非局部更新，更加穩健
3，彈性區也更新非局部量
4，鄰接矩陣用“當前構形”逐步更新（精度更高，計算成本更大）
通過這一套精心設計的非局部數值方案實現了全局力學響應隨網格細化明顯趨于網格無關，結果如下所示：
局部和非局部不同網格密度下的當前孔洞體積分數分布示意圖：
可以看到不同網格密度下，nonlocal模型的孔隙度幾乎保持不變
幾種不同網格密度下，局部和非局部模型的力位移曲線如下：
非局部模型的不同網格密度下的斷裂行為的一致性也顯著高于局部模型。
然而這類型模型通常計算的開銷會顯著高于局部模型，相對困難應用于工程規模的計算，不過學術研究價值很高。感興趣的可以繼續在此基礎上進行擴展分析，如在當前模型中引入各向異性屈服，梯度效應，剪切損傷之類。這里顯示按照作者思路編寫代碼的實現效果。
展開 一類非局部GTN模型------考慮應變梯度效應GTN模型
應變梯度模型（Strain Gradient Model）是一種材料模型，由 Gurtin 和 Sternberg 在 1962 年引入的，用于研究非局部效應對連續介質行為的影響。然而，這個模型直到近年來才開始在納米材料領域得到廣泛的應用和研究。材料被視為連續、均質的介質，其行為由宏觀應力和應變張量描述。然而，當材料的尺寸減小到與其微結構大小相同的數量級時，傳統模型就不再適用，因為微觀結構的影響變得更加顯著。
應變梯度模型引入了一個額外的應變梯度項來描述材料的非局部行為。這個梯度項捕捉了在微觀尺度上材料應變的變化率。
相對于傳統塑性模型，應變梯度塑性模型的主要優勢體現在
更準確地描述納米尺度下的材料行為。在納米尺度下，材料的微觀結構對其力學行為有著重要的影響。傳統的連續介質力學模型無法很好地描述這種非局部行為，而應變梯度模型通過引入應變梯度項，可以更準確地描述納米材料的力學行為。
提高了預測材料性質的能力。應變梯度模型可以更好地捕捉材料的微觀尺度下的非局部效應，從而提高了模型預測材料力學性質的能力。
可以揭示材料行為的新特性。應變梯度模型可以更好地描述納米材料的強度、韌性、斷裂行為等特性，從而有助于揭示材料行為的新特性和機制。
為納米加工和納米器件設計提供了指導。應變梯度模型可以幫助人們更好地理解納米材料的力學行為，從而為納米加工和納米器件設計提供指導。例如，在設計納米器件時，需要考慮材料的強度、韌性等特性，應變梯度模型可以幫助人們更準確地預測這些特性，從而指導器件的設計和優化。
在過去的幾十年中，應變梯度模型得到了不斷的發展和完善。其中一個重要的進展是基于變分原理的應變梯度模型，這種方法可以更好地處理材料的宏觀和微觀結構之間的相互作用。
展開 非局部晶體塑性本構模型實現與案例演示
Ma和Roters引入的基于位錯密度的本構模型（Ma和Roter，2004；Ma、Roters和Raabe，2006a，b）使用移動位錯ρmα，沿著滑移系統α滑動，以適應部分外部塑性變形，在基于位錯的模型中，Orowan方程通常代替唯象的冪律流動方程
其中ρm是統計儲存位錯密度，b是伯格斯矢量，v是可移動位錯密度平均速度，統計儲存位錯密度表示為初始統計位錯密度和變形過程中統計位錯密度增量之和，統計位錯密度演化表示為
其中dαβ是位錯增殖相互作用張量，kc和knc分別作為控制共面和非共面滑移系統相互作用系數大小的常數。量rαc是位錯湮滅的位錯捕獲半徑，并隨溫度和變形速率的變化（Kocks，1976），通常使用考慮統計位錯密度的本構模型，即從一個材料點的加載歷史可以充分描述本構行為。對于多晶體的應力-應變曲線和織構預測，溫度效應，局部位錯模型已被證明是強大和有效的。
然而，如果模擬規模變小，例如在專注于納米壓痕（Zaafarani et al.，20082006）和微柱壓縮（Raabe，Ma和Roters，2007a）的研究中，則局部模型可能由于無法描述尺寸效應而不足，較小晶粒尺寸的強化效應是由于晶界附近非均勻塑性變形的體積分數較高。文獻中有幾種基于位錯機制的解釋，如晶界前移動位錯的堆積，導致應力集中，從而增加晶界附近的滑移阻力或應變梯度，從而產生額外的位錯密度增量，從而增加滑移阻力（Evers等人，2002）。此外，不同類型的實驗，如微扭轉、微彎曲、顆粒增強金屬基復合材料的變形和顯微壓痕硬度測試，都清楚地顯示了流動應力的長度尺度依賴性
在這些實驗中，通常會發生不均勻的塑性變形，這可能會導致材料點附近的方向和應變梯度。這些梯度可能與幾何必要位錯（GND）相關（Ashby，1970）。在現象學模型中，如何將GND整合到本構模型中并不簡單。
展開 非局部晶體塑性本構模型實現與案例演示
Ma和Roters引入的基于位錯密度的本構模型（Ma和Roter，2004；Ma、Roters和Raabe，2006a，b）使用移動位錯ρmα，沿著滑移系統α滑動，以適應部分外部塑性變形，在基于位錯的模型中，Orowan方程通常代替唯象的冪律流動方程
其中ρm是統計儲存位錯密度，b是伯格斯矢量，v是可移動位錯密度平均速度，統計儲存位錯密度表示為初始統計位錯密度和變形過程中統計位錯密度增量之和，統計位錯密度演化表示為
其中dαβ是位錯增殖相互作用張量，kc和knc分別作為控制共面和非共面滑移系統相互作用系數大小的常數。量rαc是位錯湮滅的位錯捕獲半徑，并隨溫度和變形速率的變化（Kocks，1976），通常使用考慮統計位錯密度的本構模型，即從一個材料點的加載歷史可以充分描述本構行為。對于多晶體的應力-應變曲線和織構預測，溫度效應，局部位錯模型已被證明是強大和有效的。
然而，如果模擬規模變小，例如在專注于納米壓痕（Zaafarani et al.，20082006）和微柱壓縮（Raabe，Ma和Roters，2007a）的研究中，則局部模型可能由于無法描述尺寸效應而不足，較小晶粒尺寸的強化效應是由于晶界附近非均勻塑性變形的體積分數較高。文獻中有幾種基于位錯機制的解釋，如晶界前移動位錯的堆積，導致應力集中，從而增加晶界附近的滑移阻力或應變梯度，從而產生額外的位錯密度增量，從而增加滑移阻力（Evers等人，2002）。此外，不同類型的實驗，如微扭轉、微彎曲、顆粒增強金屬基復合材料的變形和顯微壓痕硬度測試，都清楚地顯示了流動應力的長度尺度依賴性
在這些實驗中，通常會發生不均勻的塑性變形，這可能會導致材料點附近的方向和應變梯度。這些梯度可能與幾何必要位錯（GND）相關（Ashby，1970）。在現象學模型中，如何將GND整合到本構模型中并不簡單。
展開 
設計仿真 | Marc基于非局部效應Lemaitre損傷模型小結
01
概 述
對于常規的CAE失效問題，針對以不同的單元網格尺寸建模分析韌性金屬材料損傷模型，而損傷變量取決于（局部）總等效塑性應變，導致仿真結果隨網格尺寸變化的差異性。在模擬過程中，因局部效應引起的模型應變局部軟化將從損傷累積失效點開始，歸因于應變局部軟化，為得到精確結果而細化網格往往引起仿真的求解困難，甚至導致求解無法收斂，計算中途停止的問題。
為了避免此類數值求解問題發生，我們會使用非局部效應（不考慮局部效應）總等效塑性應變來計算損傷變量，由結構過程計算的總等效塑性應變場被轉換為非局部效應（交錯方法），意味著將局部值“擴散”為非局部值，應變擴散由長度參數控制，以這種方式，應變局部效應不受定單元網格尺寸控制，而是受“非局部長度參數”限制（這與真實材料中發生的情況類似，應變局部效應將分布在相對較小的區域上），換句話說，該分析對網格細化不敏感。
02
案例分析過程
用軸對稱單元分析開槽圓柱桿，材料為具有應變硬化的彈塑性材料。
展開 設計仿真 | Marc基于非局部效應Lemaitre損傷模型小結
01
概 述
對于常規的CAE失效問題，針對以不同的單元網格尺寸建模分析韌性金屬材料損傷模型，而損傷變量取決于（局部）總等效塑性應變，導致仿真結果隨網格尺寸變化的差異性。在模擬過程中，因局部效應引起的模型應變局部軟化將從損傷累積失效點開始，歸因于應變局部軟化，為得到精確結果而細化網格往往引起仿真的求解困難，甚至導致求解無法收斂，計算中途停止的問題。
為了避免此類數值求解問題發生，我們會使用非局部效應（不考慮局部效應）總等效塑性應變來計算損傷變量，由結構過程計算的總等效塑性應變場被轉換為非局部效應（交錯方法），意味著將局部值“擴散”為非局部值，應變擴散由長度參數控制，以這種方式，應變局部效應不受定單元網格尺寸控制，而是受“非局部長度參數”限制（這與真實材料中發生的情況類似，應變局部效應將分布在相對較小的區域上），換句話說，該分析對網格細化不敏感。
02
案例分析過程
用軸對稱單元分析開槽圓柱桿，材料為具有應變硬化的彈塑性材料。
展開 GTN損傷模型計算中的網格依賴性
因此，為了減少網格依賴性，可以采用以下方法：
增加網格密度：通過增加網格數量和細化網格，可以提高模型的精度。但是，這會導致計算成本的增加。
自適應網格劃分：自適應網格劃分技術可以在需要時自動增加或減少網格密度。這可以確保模型在需要的地方具有更高的精度，同時避免在不必要的地方浪費計算資源。
等效性技術：等效性技術是指將一些區域的網格劃分替換為等效的材料模型。這種方法可以降低計算成本，同時保持模型的準確性。
基于連續介質的方法：在這種方法中，將材料看作連續的介質，而不是離散的單元。這可以避免在離散網格上出現的誤差，并提高模型的精度。
非局部損傷模型：在傳統的局部損傷模型中，每個元素只考慮其自身的損傷行為。而在非局部損傷模型中，每個元素的損傷行為受到其周圍元素的影響。這可以減少網格依賴性，提高模型的準確性
以含中心圓孔的板材拉伸為例，說明網格密度對計算結果的強烈影響，模型幾何尺寸為40*20mm的二維試樣，其中中心區域包含一個半徑為2.5mm的圓孔，并沿著X方向進行單軸拉伸模擬，初始模型包含5414個單元，并進行二次細化，使得單元個數分別達到21247，85201，342816模擬的結果分別如下：
可以看見，斷裂發生時，空洞周圍應力幾乎保持收斂，然而斷裂起始單元的不同強烈影響了后續的裂紋擴展，產生了完全的不同的裂紋發育路徑，即網格對計算結果有強烈影響，一個好的解決方法就是引入非局部損傷模型，類似于晶體塑性模型GND的引入，部分文獻已經針對這一問題進行了研究，并證明了非局部模型計算的巨大優勢，當然，這同時產生了更多的計算成本和數值實現的復雜化。如何引入非局部模型，這會在后續進行介紹。
展開 ANSA局部模型更改，怎么快速修改網格？
在我們產品設計周期中，模型更改是很常見的事。而整個模型都修改又顯得費時費力，并且對大部分網格做了很多重復性工作，會使我們工程師叫苦連天，因此，這里給大家介紹一種快速的修改網格的方法，讓大家減少煩惱，告別重復性工作。
本方法的主要精髓就是他改哪的模型我們就只需修改那的網格。首先，得準備之前畫好的網格模型和修改后的三維模型，這里必須注意的是兩個模型之間的位置是沒有任何更改的，是可以完全重合上的；然后將網格和修改的三維模型分別導入到ANSA中。注意，他們導入的順序沒有嚴格規定，但導入第一個模型是用open，導入第二個模型是用merge，這樣就確保兩個模型都在一個界面中了。
這里用了兩個比較簡單的模型來舉例（復雜模型同理）：
首先，先分析模型，從圖中看出，修改過得模型只有下面多了一塊凸臺，因此，我們可以在ANSA中把修改過的局部給切掉，再將切掉部分粘在原網格模型上，最后將局部網格重新劃分即可得到新的網格。
具體操作如下：
1、將兩個模型同時顯示。
2、在TOPO>Faces中找到Plane Cut，點擊之后在模型上選擇三個點確定一個平面，然后選擇需要切割的面，用這個平面將兩個模型分別切成兩半。
3、僅顯示原網格模型，將下面需要修改的局部的面全部刪除，這一步的作用是給修改的局部面騰地方；
4、僅顯示修改過的模型，將下面修改的局部面保留，其他都刪除，做完這一步剛好與原網格模型湊成一整個模型；
5、在TOPO>Faces中找到Set PID，點擊之后選擇所有面，按中鍵會彈出如下對話框，選擇其中任意一個都行，這一步的作用是把所有面的PID都統一，方便后續操作。
展開 FLUENT非預混燃燒模擬 附FLUENT非預混燃燒模型下載
下載地址：FLUENT非預混燃燒模型
ABAQUS umat 非線性等向硬化本構模型（Voce 硬化模型） ￥129
<p class="ql-align-justify">本資源包含一份 PDF 文檔和可直接編譯運行的 Fortran UMAT 代碼，具體內容為：</p><p class="ql-align-justify">非線性等向硬化本構模型（Voce硬化模型） + 隱式積分 + 徑向返回</p><p class="ql-align-justify">完整公式推導 + Fortran 源碼直接編譯</p><p class="ql-align-justify">完整的算法一致切線模量推導與實現</p><p class="ql-align-justify">PDF 包含規范化的本構方程、隱式積分、徑向返回與一致切線模量推導，可供初學者學習。配套 UMAT 代碼可直接在 ABAQUS 編譯運行，采用全隱式積分搭配一致切線模量，收斂速度極快、計算精度極高，適合初學者快速入門。</p><p class="ql-align-justify">下圖展示了部分PDF內容，及umat計算結果與abaqus內置模型對比，可以發現umat收斂速度極快，與abaqus內置模型幾乎一致。
展開 ABAQUS中復合材料建模，在復雜的模型時，如何建立局部坐標系呢
ABAQUS中復合材料建模，在復雜的模型時，如何建立局部坐標系呢
ABAQUS umat 非線性混合硬化本構模型（Chaboche 硬化模型 ） ￥239
<p>本資源包含一份 PDF 文檔和可直接編譯運行的 Fortran UMAT 代碼，具體內容為：</p><p>Chaboche硬化本構模型 + 隱式積分 + 徑向返回</p><p>完整公式推導 + Fortran 源碼直接編譯</p><p>任意個數背應力分量 + 解析一致切線模量</p><p>PDF 包含規范化的本構方程、隱式積分、徑向返回與一致切線模量推導，可供初學者學習。配套 UMAT 代碼可直接在 ABAQUS 編譯運行，采用全隱式積分搭配一致切線模量，收斂速度極快、計算精度極高，適合初學者快速入門。</p><p>下圖展示了部分PDF內容，及umat計算結果與abaqus內置模型對比，可以發現umat收斂速度極快，與abaqus內置模型幾乎一致。
展開 穩態和非穩態油膜力模型下的轉子系統非線性特征比較
摘要: 以多自由度轉子系統為對象, 運用模態降階和變步長的Newmark 積分方法, 分析了油膜力模型按穩態和非穩態
短軸承理論計算時的非線性振動特征, 同時比較了兩種油膜力模型下轉子不平衡量的大小和轉速對軸頸振動的渦動軌跡、
頻譜及其穩定性的影響, 通過與實驗比較分析了兩種油膜力模型的實用性。
關鍵詞: 非線性轉子系統; 油膜振蕩; 不平衡量
穩態和非穩態油膜力模型下的轉子系統非線性特征比較.pdf
數學模型與非線性的定義——《非線性計算與多物理場耦合》系列課程之一
本節課是“非線性計算與多物理耦合”系列課程的第一課，“數學模型與非線性的定義”。課程內容分為3個內容：
1.數學物理模型與有限元解。
2.非線性的定義。
3.非線性方程組的求解。
分別圍繞下面三個問題展開：
1.實際物理問題與數學模型之間的關系，怎么去建立或定義一個有效的數學模型，其與有限元方法的關系是什么？
2.我們為什么需要考慮非線性，非線性的數學關系式是什么，在有限元算法中體現在什么地方？
3.怎么運用基礎的Newton-Raphson方法去求解非線性方程組？
在視頻的中間穿插講述了本系列課程的基本框架，也就是一步一步非線性研究的每一個遞進關系的知識點，帶大家一步一步掌握非線性計算的相關知識。
此課附件包含兩個基于Julia寫的兩個代碼（Julia的安裝與基本操作視頻看完主頁的julia課程），PPT和完整視頻（免費完整視頻在我主頁課程里面），免費分享給大家，希望有興趣，覺得此視頻還有點用的同學關注我，后續會有更加精彩的內容。
Share1.zip
第一課 .pdf
展開 Chaboche各向同性非線性隨動硬化行為的材料本構模型計算matlab程序 ￥475
Chanboche模型是一種用于描述材料各向同性非線性隨動硬化行為的材料本構模型。該模型由Chanboche在1981年提出，其基本形式包括各向同性部分和隨動硬化本構部分。
具體而言，Chanboche模型各向同性本構部分可以用以下方程表示：
dR(p)=b(Q-R)dp
非線性隨動硬化模型可以用以下方程表示：
dx=(2/3)cdεp-rxdp
本程序已經在上一個帖子基礎上進一步完善，實現可直接輸入試驗拉伸循環曲線，計算本構參數，黑色線為計算結果，紅色為試驗循環拉伸應力應變曲線。
展開 