金屬材料失效模型的案例
【研討會(huì)報(bào)名】沖擊碰撞仿真中金屬材料的非線性模型選擇和對(duì)標(biāo)
數(shù)值計(jì)算中材料數(shù)據(jù)應(yīng)用
材料參數(shù)
內(nèi)容大綱及示例
▇ 第一期：11月25日（周三） 19:30
大綱：
金屬力學(xué)屬性的分類
金屬材料模型選擇
有限元計(jì)算中材料數(shù)據(jù)應(yīng)用
單軸實(shí)驗(yàn)拉伸數(shù)據(jù)處理
材料參數(shù)對(duì)標(biāo)工作流程
金屬材料的其他力學(xué)特性
金屬的各向異性--材料模型選擇、相應(yīng)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介
Altair材料數(shù)據(jù)中心
示例：
單軸拉伸數(shù)據(jù)處理
硬化曲線擬合
材料卡片對(duì)標(biāo)（應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系）
應(yīng)變率參數(shù)擬合方法
LAW72參數(shù)擬合演示
▇ 第二期：12月2日（周三） 19:30
大綱：
金屬材料失效模型簡(jiǎn)介
基于應(yīng)力三軸度的失效：材料失效模型、材料失效實(shí)驗(yàn)、材料失效參數(shù)對(duì)標(biāo)
金屬軟化（頸縮）：材料軟化模型、材料軟化對(duì)標(biāo)
影響材料失效的其他因素：網(wǎng)格大小、對(duì)標(biāo)方法、溫度、應(yīng)變率、初始缺陷（加工）。
展開 金屬韌性損傷材料失效模型應(yīng)用實(shí)例-Abaqus/Explicit鋼制管狀結(jié)構(gòu)多工況沖擊損傷失效分析 ￥49.9
在常溫狀態(tài)下，大多數(shù)工程金屬具有較高的韌性，這種情況下，材料的失效分析通常會(huì)使用韌性損傷漸進(jìn)失效模型。
如下圖所示，該模型完整的定義了材料的彈性階段、塑性階段、損傷起始與損傷演化。材料承載經(jīng)歷彈塑性階段后達(dá)到損傷起始點(diǎn)a，繼續(xù)承載，損傷后的材料剛度折減，出現(xiàn)軟化，直到損傷參數(shù)D=1時(shí)，材料剛度退化為0，單元?jiǎng)h除。
韌性材料損傷漸進(jìn)失效模型
工程案例：
鋼制管狀結(jié)構(gòu)多工況沖擊損傷失效分析
上圖案例中的分析工況按閱讀順序依次是：
沖擊質(zhì)量5kg，速度100m/s，桶厚5mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度100m/s，桶厚5mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度200m/s，桶厚5mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度300m/s，桶厚5mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度400m/s，桶厚5mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度500m/s，桶厚5mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度500m/s，桶厚20mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度400m/s，桶厚50mm;
沖擊質(zhì)量25kg，速度500m/s，桶厚50mm;
付費(fèi)部分為鋼制管狀結(jié)構(gòu)多工況沖擊損傷失效分析案例的9種工況共計(jì)9個(gè)inp文件壓縮包+CAE 源文件壓縮包。
展開 網(wǎng)絡(luò)課 | LS-DYNA材料失效模型—GISSMO模型專題
01、課程簡(jiǎn)介
隨著汽車行業(yè)產(chǎn)品的不斷減重設(shè)計(jì)以及輕量化材料的大量應(yīng)用，如高強(qiáng)度熱成型鋼、鋁鎂合金和碳纖維復(fù)合材料等，這些均對(duì)汽車零部件的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能提出了更高的強(qiáng)度要求，特別是在極限惡劣工況下出現(xiàn)的少量部件的失效破壞，而對(duì)于這些部件失效方式的準(zhǔn)確預(yù)估越來越成為當(dāng)前工程仿真的研究重點(diǎn)。
LS-DYNA中有多種材料失效模型本構(gòu)，其中GISSMO模型是一種基于應(yīng)力狀態(tài)增量累積的失效模式，它可以和任何其它材料本構(gòu)進(jìn)行組合使用，并能夠?qū)?fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的失效模式進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，目前已在工程領(lǐng)域得到了快速普及和廣泛應(yīng)用。
02、時(shí)間費(fèi)用
2月25日（15:00-16:30）
限時(shí)19.9元/人（課程價(jià)值599元）
03、適用人群
汽車行業(yè)、沖壓成型行業(yè)，以及關(guān)心碰撞、沖擊和金屬成型等過程中材料失效破壞問題的仿真或設(shè)計(jì)工程師。
展開 一文了解金屬材料失效分析（上）
塑性變形失效：當(dāng)受載荷的材料產(chǎn)生不可恢復(fù)的塑性變形大到足以影響裝備正常發(fā)揮預(yù)定的功能時(shí)，就出現(xiàn)塑性變形失效。
韌性斷裂失效：材料在斷裂之前產(chǎn)生顯著地宏觀塑性變形的斷裂稱為韌性斷裂失效。
脆性斷裂失效：材料在斷裂之前沒有發(fā)生或很少發(fā)生宏觀可見的塑性變形的斷裂稱為脆性斷裂失效。
疲勞斷裂失效：材料在交變載荷作用下，經(jīng)過一定的周期后所發(fā)生的斷裂稱為疲勞斷裂失效。
腐蝕失效：腐蝕是材料表面與服役環(huán)境發(fā)生物理或化學(xué)的反應(yīng)，使材料發(fā)生損壞或變質(zhì)的現(xiàn)象，材料發(fā)生的腐蝕使其不能發(fā)揮正常的功能則稱為腐蝕失效。腐蝕有多種形式，有均勻遍及材料表面的均勻腐蝕和只在局部地方出現(xiàn)的局部腐蝕，局部腐蝕又分為點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂、腐蝕疲勞等。
磨損失效：當(dāng)材料表現(xiàn)相互接觸或材料表面與流體接觸并作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于物理和化學(xué)的作用，材料表面的形狀、尺寸或質(zhì)量發(fā)生變化的過程，稱為磨損。由磨損而導(dǎo)致構(gòu)件功能喪失，稱為磨損失效。磨損有多種形式，其中常見粘著磨損、磨料磨損、沖擊磨損、微動(dòng)磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損等。
展開 
一招搞定金屬材料表面完整性！再也不用擔(dān)心零件疲勞失效了
金屬材料的疲勞、應(yīng)力腐蝕、高溫氧化等力學(xué)、物理和化學(xué)性能，很大程度上取決于材料的表面完整性。所謂表面完整性是指表面粗糙度、表層殘余應(yīng)力、表層顯微組織、表層致密度和表面形貌等狀態(tài)的完好程度。大量的航空零件失效分析表明，屬于疲勞失效的零件約占80%，而材料的表面完整性是影響材料疲勞性能的重要因素之一。
噴丸強(qiáng)化技術(shù)是一種材料表面機(jī)械冷加工方法，借助高速運(yùn)動(dòng)彈丸流或高能沖擊波撞擊材料的表面，使材料表層發(fā)生彈塑性變形，呈現(xiàn)較好的表面完整性，從而提高材料的抗疲勞強(qiáng)度、微動(dòng)疲勞抗力及損傷容限性能的一種表面強(qiáng)化方法。
在航空工業(yè)中，航空零件的表面完整性直接影響其使用性能和服役能力，特別是零件的疲勞使用性能。噴丸強(qiáng)化技術(shù)通過改變材料表面完整性顯著提高各類航空零部件的疲勞性能，且具有成本低、適應(yīng)性強(qiáng)和操作方便等優(yōu)點(diǎn)，在航空領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
表層殘余應(yīng)力
噴丸強(qiáng)化在材料表層引入殘余應(yīng)力場(chǎng)，其中靠近受噴材料表面一側(cè)呈現(xiàn)為殘余壓應(yīng)力，板材單面噴丸強(qiáng)化后的表層殘余應(yīng)力分布特征曲線如圖1 所示。普遍認(rèn)為殘余壓應(yīng)力是提高工程材料抗疲勞性能和抗應(yīng)力腐蝕性能的重要強(qiáng)化機(jī)制，而且殘余壓應(yīng)力值大小、壓應(yīng)力層深度對(duì)工件疲勞強(qiáng)度或壽命影響顯著。因此，如何實(shí)現(xiàn)殘余應(yīng)力分布特征的調(diào)控是該領(lǐng)域重要研究?jī)?nèi)容之一。
殘余應(yīng)力分布特征曲線包括5個(gè)主要特征參數(shù)：表面殘余應(yīng)力值、殘余壓應(yīng)力深度、最大殘余壓應(yīng)力及其位置、最大殘余拉應(yīng)力。彈丸撞擊材料表面時(shí)，通常與材料表面產(chǎn)生近似的赫茲接觸，形成的最大彈性應(yīng)力出現(xiàn)在材料次表面，所以通常噴丸強(qiáng)化最大殘余壓應(yīng)力位于次表面。在某些情況下，殘余應(yīng)力分布特征發(fā)生變化，例如噴丸強(qiáng)化采用低密度的玻璃彈丸介質(zhì)時(shí)，由于入射動(dòng)能小，其噴丸強(qiáng)化鈦合金和鋁合金的最大殘余壓應(yīng)力值出現(xiàn)在表面。
展開 本單位主營(yíng)金屬材料檢測(cè)，失效分析，模具設(shè)計(jì)，沖壓加工， 歡迎下單
本單位主營(yíng)金屬材料檢測(cè)，失效分析，模具設(shè)計(jì)，沖壓加工， 歡迎下單，電話：13996389034，微信同號(hào)
LS-DYNA | 材料的失效模型
失效模型
失效為材料發(fā)生故障的開始
失效對(duì)材料剛度和強(qiáng)度無影響
失效模型比損傷模型計(jì)算簡(jiǎn)單
失效模型通常從實(shí)驗(yàn)中識(shí)別的參數(shù)少
損傷模型
損傷為材料失效的開始
損傷對(duì)材料的剛度和強(qiáng)度有影響
損傷模型比失效模型計(jì)算復(fù)雜
損傷模型需要確定更多參數(shù)
一些失效模型
*MAT_PIECWISE_LINEAR_PLASTICITY（#024）
考慮各項(xiàng)同性硬化和應(yīng)變速率影響的von mises彈塑性材料模型，是基于等效塑性應(yīng)變的失效模型、
*MAT_MODIFIED_PIECWISE_LINEAR_PLASTICITY（#123）
基于等效塑性應(yīng)變或主應(yīng)變的失效模型
*MAT_JOHNSON_COOK（#015）
*MAT_MODIFIED_JOHNSON_COOK（#107）
與溫度和應(yīng)變率相關(guān)的材料，失效準(zhǔn)則為應(yīng)力三軸比的函數(shù)。
*MAT_VTM_STM（#135）
正交各項(xiàng)異性彈塑性材料模型，基于Cockcroft-Latham和Bressan-Williams斷裂準(zhǔn)則。
展開 abaqus材料失效模型？？？
求問各位技術(shù)大佬，在abaqus中建立碰撞沖擊類顯示動(dòng)力學(xué)分析，對(duì)材料的失效模型怎么設(shè)定。如碰撞后單元的刪除怎么設(shè)置等，以及材料本構(gòu)模型如c-s本構(gòu)模型的參數(shù)，結(jié)合材料應(yīng)該怎么選擇？？？？
跪求大佬答疑！
金屬成形材料模型總結(jié)
$1.1 *MAT_003(*MAT_PLASTIC_KINEMATIC)
這個(gè)模型適合模擬等向和運(yùn)動(dòng)強(qiáng)化塑性，有選項(xiàng)可以考慮率效應(yīng)。
適合于：梁（Hughes-Liu），殼和實(shí)體單元。
$1.2 *MAT_012(*MAT_ISOTROPIC_ELASTIC_PLASTIC)
這是一個(gè)低耗等向塑性模型，適合于三維實(shí)體。對(duì)于平面應(yīng)力殼單元計(jì)算中，當(dāng)應(yīng)力狀態(tài)超過屈服表面時(shí)，一步radial return approach被采用來修正Cauchy應(yīng)力張量。這種方法導(dǎo)致不準(zhǔn)確的殼厚度更新和不準(zhǔn)確的屈服后應(yīng)力。這是dyna平面應(yīng)力分析中唯一不缺省采用迭代方法的模型。
$1.3 *MAT_018(*MAT_POWER_LAW_PLASTICITY)
這是一個(gè)考慮率效應(yīng)的等向塑性模型，采用指數(shù)強(qiáng)化。
$1.4 *MAT_024(*MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY)
可以定義任意應(yīng)力應(yīng)變曲線的彈塑性材料模型。
$1.5 *MAT_033(*MAT_BARLAT_ANISOTROPIC_PLASTICITY)
該模型由Barlat, Lege, and Brem[1991]開發(fā)，用來模擬成形過程中的各向異性材料行為。這個(gè)模型的有限元執(zhí)行由Chung and Shah[1992]詳細(xì)描述。它基于六參數(shù)模型，適合于三維連續(xù)問題。
Barlat, F., D.J. Lege, and J.C. Brem, "A Six-Component Yield Function for Anisotropic Materials,", Int. J. of Plasticity, 7, 693-712, (1991).
Chung, K. and K.
展開 混凝土塑性損傷模型（CDP）材料失效與刪除
混凝土塑性損傷（CDP）模型因其拉壓異性特征，非常適合模擬混凝土、巖石、陶瓷等材料，以往版本無法實(shí)現(xiàn)單元損傷積累到一定量后刪除，限制其在鉆削、垮塌等材料失效模型中的應(yīng)用；
ABAQUS也在不斷完善各部分功能，于2019FD01版本增加了混凝土塑性損傷失效材料的單元?jiǎng)h除功能，即：CONCRETE FAILURE關(guān)鍵字，現(xiàn)在我們可以定義拉伸開裂應(yīng)變或位移、壓縮非彈性應(yīng)變或損傷閥值作為材料失效的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)可以定義閥值為溫度和場(chǎng)變量的函數(shù)。當(dāng)滿足任意一項(xiàng)失效標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，該單元將失效并從模型中刪除。需指定輸出場(chǎng)變量：STATUSMP和STATUS。
這一功能目前僅支持Abaqus/Explicit分析類型，四種失效準(zhǔn)則使用的評(píng)價(jià)參數(shù)分別為：
拉伸應(yīng)變（或位移）；
壓縮非彈性應(yīng)變；
拉伸損傷值；
壓縮損傷值。
展開 Dyna中模擬材料失穩(wěn)的GISSMO失效模型 ￥20
材料失穩(wěn)
塑性變形可分為兩個(gè)階段，在工程應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度之前為均勻塑性變形，超過抗拉強(qiáng)度后出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象（材料失穩(wěn)），發(fā)生局部集中塑性變形。
對(duì)于常規(guī)的有限元算法，真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線出現(xiàn)下降段（材料失穩(wěn)）以后，隱式算法往往表現(xiàn)出結(jié)果分叉，不收斂的情況，顯式算法則表現(xiàn)出強(qiáng)烈的網(wǎng)格依賴性。
材料失效與應(yīng)力三軸度
對(duì)現(xiàn)有金屬材料研究發(fā)現(xiàn)，失效應(yīng)變受應(yīng)力狀態(tài)影響，材料所受應(yīng)力狀態(tài)不同時(shí)，材料內(nèi)產(chǎn)生的塑性變形與應(yīng)力集中程度將不同，材料失效應(yīng)變也會(huì)發(fā)生變化。
下圖為某鋁合金材料失效塑性應(yīng)變與應(yīng)力三軸度的曲線。
累積損傷算法
現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)損傷分析中，大多數(shù)采用線性累積損傷算法（如JC失效模型），不能準(zhǔn)確反映實(shí)際的非線性累積損傷過程。非線性累積損傷模型相比線性累積損傷模型更能準(zhǔn)確反映出實(shí)際的非線性累積損傷過程，而線性累積損傷模型偏保守。
不同失效準(zhǔn)則和不同累積損傷算法的仿真差別
GISSMO失效模型
單元尺寸對(duì)失效應(yīng)變的影響
由于材料失穩(wěn)后的應(yīng)變帶有強(qiáng)烈的網(wǎng)格依賴性，而損傷及失效應(yīng)變均和材料失穩(wěn)后的應(yīng)變相關(guān)，為了消除單元尺寸對(duì)失效應(yīng)變的影響，GISSMO本構(gòu)中引入了單元尺寸和失效應(yīng)變歸一化因子LCREGD。
實(shí)例驗(yàn)證
以簡(jiǎn)單的單軸拉伸試驗(yàn)為例：
損傷閥值DCRIT設(shè)定為0.5時(shí)計(jì)算結(jié)果如下：
材料失穩(wěn)后中間單元先失效，符合單軸拉伸試驗(yàn)規(guī)律。
展開 
【理論知識(shí)】Hashin復(fù)合材料漸進(jìn)失效模型原理及參數(shù)詳解
在之前的文章里曾經(jīng)多次提到過Hashin準(zhǔn)則，這是目前區(qū)分失效模式的判據(jù)中應(yīng)用最廣泛的判據(jù)之一，已被Abaqus、Ansys、MSC等大型商業(yè)軟件所集成。無論中文還是外文有關(guān)采用Hashin準(zhǔn)則進(jìn)行復(fù)合材料漸進(jìn)失效分析的文章也是鋪天蓋地、數(shù)不勝數(shù)，Hashin于1980年發(fā)表的一篇單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料失效準(zhǔn)則的文章被引用了3790次。在提出該理論時(shí)，本來是用于預(yù)測(cè)單向復(fù)合材料失效行為的，然鵝，目前大家基本都在將其應(yīng)用于層壓板的失效預(yù)測(cè)。
關(guān)于Hashin準(zhǔn)則的描述以及在WWFE中的表現(xiàn)，之前已經(jīng)撰文描述過，此處不再贅述，感興趣的可以點(diǎn)擊下方鏈接了解詳情。
聊一聊世界復(fù)合材料失效運(yùn)動(dòng)會(huì)（WWFE）——搞復(fù)材失效而不知WWFE你就out了
復(fù)合材料失效理論知多少？（一）
本文主要講解一下Abaqus中使用Hashin失效判據(jù)以及基于能量的演化判據(jù)進(jìn)行漸進(jìn)失效分析時(shí)各種參數(shù)和變量的定義和來由。有一些讀者對(duì)這兩者的組合使用的非常熟練，但并不了解損傷演化過程中失效判據(jù)和臨界應(yīng)變能釋放率是如何控制損傷擴(kuò)展的，希望通過本文能幫助讀者對(duì)復(fù)合材料漸進(jìn)失效分析有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。
展開 金屬材料塑性本構(gòu)模型（結(jié)合workbench）
工程中的金屬結(jié)構(gòu)一般都處于彈性工作狀態(tài)，所以工程金屬結(jié)構(gòu)分析大多數(shù)都使用線彈性材料本構(gòu)模型。不過，塑性本構(gòu)也是應(yīng)該掌握的。
workbench中常見的四種塑性本構(gòu)模型
涉及三個(gè)方面：
01 雙線性/多線性（bilinear / multilinear）
02 強(qiáng)化（hardening）
03 等向和隨動(dòng)（isotropic / kinematic）
如圖所示：
01 雙線性和多線性的區(qū)別是一目了然的，即應(yīng)力應(yīng)變曲線是兩條折線或兩條以上折線（三條及以上）。
02 強(qiáng)化是指材料在屈服后，應(yīng)力隨應(yīng)變還會(huì)增加，與此相對(duì)應(yīng)的是理想彈塑性，材料屈服后，應(yīng)力不隨應(yīng)變?cè)黾印?03 拉伸屈服點(diǎn)對(duì)壓縮屈服點(diǎn)存在影響（初始屈服影響后繼屈服）。等向模型中壓縮屈服點(diǎn)等于上一次最大拉應(yīng)力；隨動(dòng)模型中壓縮屈服點(diǎn)等于兩倍屈服應(yīng)力減去上一次最大拉應(yīng)力。由此可知，隨動(dòng)和等向模型定義的是材料屈服條件的變化，在材料加載后卸載再加載的情況下（多次屈服）才發(fā)揮作用。對(duì)于單調(diào)加載（不存在卸載過程），實(shí)際起作用的定義只是雙線性強(qiáng)化或者多線性強(qiáng)化。
另外，材料的屈服條件（屈服面）也有不同的描述模型。比如Tresca屈服準(zhǔn)則，Mises屈服準(zhǔn)則，D-P屈服準(zhǔn)則等。例如，對(duì)于二維應(yīng)力狀態(tài)，Mises屈服準(zhǔn)則在主應(yīng)力空間中是橢圓形；對(duì)于三維應(yīng)力狀態(tài)，Mises屈服準(zhǔn)則在主應(yīng)力空間中是圓柱形。
展開 基于Abaqus/Explicit的復(fù)合材料漸進(jìn)損傷失效模型及VUMAT子程序講解分析（含詳細(xì)視頻教程）
(5) 單軸拉伸模型的建立與結(jié)果分析，與abaqus自帶的二維hashin和漸進(jìn)損傷對(duì)比。
(6) 模型的改進(jìn)與結(jié)果分析，最終單軸拉伸的剛度誤差為-0.35%，最大應(yīng)力誤差為-0.38%，失效應(yīng)變誤差為-0.34%。
??資料配備：
課程提供CAE文件，inp文件，VUMAT子程序源代碼，pdf學(xué)習(xí)筆記（58頁(yè)）
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復(fù)合材料漸進(jìn)損傷失效VUMAT子程序詳解
https://www.yqgqt.org.cn/video/c246386
展開 25種材料狀態(tài)仿真、Johnson-cook本構(gòu)方程、Johnson-cook失效模型參數(shù) ￥49.99
25中金屬材料的狀態(tài)方程和Johnson-cook本構(gòu)和Johnson-cook斷裂失效參數(shù)，囊括了鋁，銅，鋼，鈦，鉛，鎢等常見的材料，完整的D1-D5參數(shù)，稀缺資源，具有較高的參考價(jià)值。
