復合材料本構
關注創建者：匿名 創建時間：2022-03-14
復合材料本構的視頻教程
LS-DYNA復合材料本構模型精講——MAT54材料模型
1、 ls-dyna中的復合材料本構及其特點 2、 復合材料 的彈性常數和鋪層 3、 Mat54 材料的失效準則（ ? chang-chang失效準則；? 最大失效應變準則） 4、Mat54 卡片參數的物理意義 ? 強度準則參數，以拉伸為例測試XT 算例 ? 應變失效參數，以拉伸為例，測試DFAILT算例 ? 基體壓縮失效后，纖維拉伸和壓縮強度FBRT
￥200 42分鐘 957播放
查看
【LARC失效準則和漸進損傷】LS-DYNA 中復合材料本構MAT262精講
1、 MAT262基本理論 5種面內失效模式 纖維拉伸、 纖維壓縮（kinking壓縮失效）、基體拉伸、基體壓縮（Puck）以及 面內剪切 公式解讀！ 2、 MAT262卡片解讀 詳細講解關鍵參數的物理含義，以及和理論公式的對應關系 3、 MAT262 參數測試方法或者標準 參數的測試標準或者參數來源，給出相關的文獻
￥200 1小時5分鐘 423播放
查看
復合材料本構的實例教程
LS-DYNA中豐富的FRP復合材料本構材料庫
答應一位網友抽空總結下ls-dyna中的本構關系， 講講這么多復合材料的本構該如何選擇？
1. LS-DYNA中豐富的FRP復合材料本構材料庫
如果真要說在FRP復合材料仿真方面的優勢，就通用商業軟件而言，LS-DYNA確實有一條是其他通用商業軟件不具備的優勢：那就是豐富的復合材料本構材料庫。就FRP復合材料面內失效而言，常用的失效準則如下：(1) 最大應力準則和最大應變準則,(2) Tsai-Wu 準則, (3) Chang-chang準則, (4) Hashin準則,(5) Puck準則,(6) LaRC準則等，下面列出常用幾種復合材料本構的特點，如下表：
Table 1.
展開 Abaqus復合材料結構分析中，常用的與復合材料相關的材料本構有以下幾種。
uEngineering constants
uLamina
uOrthotropic
uFully unisotropic
uTraction（層間/界面）
各向同性材料Isotropic
共有楊氏模量E和泊松比μ兩個材料常數。
工程常數Engineering Constants
三維正交各向異性材料本構，9個材料常數。
Lamina
二維情況下，4個材料常數E1、E2、G12、v12，除此之外，Abaqus中二維Lamina材料本構中仍然需要 輸入G13和G23兩個剪切模量，以計算橫向剪切剛度。
正交各向異性Orthotropic
這類材料本構在CAE中需要輸入的是彈性矩陣系數，計算公式如下：
完全各向異性材料Anisotropic
三維完全各向異性材料：直接指定彈性矩陣，無對稱面，共21個獨立彈性系數。
點擊播放視頻
該視頻主要講解了Abaqus 中常用的復合材料本構。
展開 對于纖維增強復合材料的模擬，在<a href="/major/ABAQUS中，集成了二維Hashin失效準則與多種損傷演化準則，但缺少三維的復合材料本構模型。
參考一篇已發表的SCI文章，使用Fortran語言建立三維平紋織物復合材料彈塑性、漸進損傷本構模型-Vumat子程序。平紋織物復合材料在1方向和2方向絲束性能近似相同。
該程序是博士期間學習復材子程序的小部分總結，編程結構并不是非常漂亮及完美，但確保能順利運行，且單元驗證結果與理論公式一致，介意請勿拍。
程序中塑性迭代部分并非主流的牛頓-拉夫遜和梯度下降方法，但經過驗證能夠適用于該模型，介意請勿拍。
附件內容：1. inp算例模型(低速沖擊工況，1/4模型，層間使用cohesive element) 2. 子程序 3 .使用方法 4.參考論文名稱
首先介紹該子程序的使用方法與效果
1. 在ABAQUS中建立三維復合材料模型，這里建立一個簡單的方塊。賦給材料方向，1,2方向分別表示絲束的方向，3方向表示垂直于1，2的方向，也就是面外方向。
2. 建立材料屬性
3. 建立顯示Explicit計算時間步，時間0.005，在場輸出中勾選輸出 SDV和 STATUS.
4. 劃分網格，賦給Explicit 3D stress單元類型，邊界條件根據需要設定即可，此處不再贅述。此處劃分為一個單元，使用12方向往復加載卸載。建立Job，提交模型前在Job中選擇該子程序，設置雙精度計算。
5. 查看結果，等效塑性應變在卸載時沒有變化，再次加載時剪切應力按照原來的路徑返回，剪切損傷在卸載時也保持不變。
6. 將該子程序應用在低速沖擊模型中，可以順利運行。
接下來簡要介紹該子程序的相關理論，子程序、參考的論文名稱以及輸入材料參數的對應含義打包在附件中。
展開 當i為1時，本構關系如下圖1所示。
圖1. 線性退化示意圖
至此，平紋復合材料的本構介紹完畢，隨后就是將這些公式利用fortran語言寫成VUMAT代碼。詳細VUMAT后臺私信。
Abaqus基于粘彈性本構的復合材料固化變形分析
復合材料制件成型過程中，由于材料自身的各向異性、樹脂基體的化學收縮反應以及模具作用等因素的影響，導致制件成型過程中產生殘余應力，引起固化變形，從而增加制造成本和裝配難度。因此，合理預測制件固化過程中殘余應力的發展，計算制件的固化變形量，成為降低制造成本、提高生產效率的重要手段。
復合材料固化成型仿真主要包括三個部分：熱-化學模型，固化動力學方程和固化本構。http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1261705中介紹了固化成型過程中的熱化學模型和固化動力學方程。為了進一步研究復合材料的固化變形過程，本文又引入了粘彈性本構模型，采用完全熱力耦合的分析方法，預測了復合材料的固化變形。
目前常用的固化本構模型包括：線彈性模型，路徑依賴模型和粘彈性本構模型。
Zocher等提出的粘彈性本構模型其本構關系和應力增量方程為：
其中
式中St_im是歷史狀態變量
其中，增量步內的折算時間
式中，Cu_ij和Cf_ij分別為完全松弛剛度和未松弛剛度；aT、Wm和τm分別為轉換因子、權重系數和松弛時間。松弛時間和權重因子如下
通過Umat子程序編寫粘彈性本構模型，結合Hetval、Disp等子程序進行固化成型過程分析。有限元模型如下圖所示，包括復合材料及模具。在回彈分析時，通過Model Change 移除模具。
固化過程中的溫度和固化度關系的關系如圖所示
計算得到的溫度和應力的關系如圖所示
固化過程中的應力場如下圖所示
移除模具后，可以得到復合材料的回彈變形如圖所示
有關于子程序二次開發或者復材仿真的問題可以聯系QQ1653004885或者關注CAE320公眾號
展開 
復合材料本構的相關專題、標簽、搜索
復合材料本構的最新內容
原始文獻：《Mechanical modelling of indentation-induced densification in amorphous silica》
該文章為了模擬非晶態二氧化硅的壓縮力學性能，把拉伸與壓縮分開處理：拉伸側采用熟悉的 von Mises 屈服，壓縮側則切換到 cap 屈服面。這樣的設計，正好對應了非晶二氧化硅在壓痕加載下“既會發生剪切塑性，又會發生永久致密化
在橡膠產品的設計與仿真中，仿真結果的可靠性，首先取決于輸入的材料模型是否準確。一個僅基于單軸拉伸數據構建的模型，可能嚴重偏離材料在多軸真實受力下的行為，導致剛度、壽命等性能預測錯誤或設計過度保守。
我們提供的系統化測試服務，旨在通過一系列標準試驗，完整刻畫橡膠材料在各種變形模式下的力學響應，為您構建高保真度的仿真模型提供堅實的數據基礎。
全面的超彈本構關系
熱-流-力耦合、RTM模擬
工藝過程模擬
PAM-RTM, Moldex3D, RTM-Worx
樹脂傳遞模塑工藝流動與固化分析
微結構建模與多尺度模擬
Digimat-MF/MX, Matlab + UMAT/VUMAT二次開發
微觀復合材料屬性預測與本構實現
引言：超彈性材料是軟體機器人實現 “大變形、高回復、低剛度” 核心性能的關鍵載體，其力學行為需通過精準的本構模型描述。在 Abaqus 仿真環境中，針對軟體機器人的超彈性材料本構，主要存在兩種主流賦予方式：一是直接調用內置的Mooney-Rivlin 應變勢能模型，適用于常規彈性體（如硅橡膠）的快速仿真；二是通過UHYPER.for 用戶子程序自定義應變勢能，適配新型超彈性材料（如梯度彈性體、仿生彈性體
2026.3.29更新
以下材料本構，均為自己平時查看相關文獻以及幫助碩博研究生多輪測試模型總結出的材料本構參數，可以很好的適用于框架結構、框剪結構，剪力墻結構、冷卻塔、煙囪、水塔、橋梁等。鋼筋混凝土/巖石材料參數包含以下6中常用本構：（
1.*MAT_PLASTIC_KINEMATIC（MAT_003混凝土/鋼筋）自帶失效；2.*MAT_CONCRETE_DAMAGE_REL3_TITLE（
使用ABAQUS的VUMAT接口完成復合材料本構模型的編寫。
3.2壓電纖維復合材料的本構方程
壓電纖維復合材料是由壓電纖維和樹脂基體組成，在機械力的作用下會產生一定的變形，這是壓電材料力學行為的表現。如果變形符合小變形條件，則應力應變關系遵循彈性材料本構。
1、根據論文《Three-dimensional modeling of fracture in quasi-brittle materials using plasticity and cohesive finite elements》DOI:https://doi.org/10.1007/s10704-021-00514-1 編寫的cohesive單元本構
2、適用于三維模型
3、
專業 ABAQUS 材料本構模型，鋼混結構研究利器！
涵蓋鋼鉸、鋼材及混凝土本構，包含熱工參數，適用于常溫、高溫及高溫后工況。由 CAE 鋼柱 — 結構工程工作室精心出品，模型帶有 CDP 受壓、受拉損傷因子。
如有需要可聯系CAE-2279。
優勢顯著：
避免繁雜與混亂：告別來源不明、多次轉手的模型表格。
精準實用：針對方、圓鋼管混凝土構件區分材料本構，契合實際研究。
抗震模擬無憂：
01
介 紹
Digimat
Digimat是海克斯康旗下一款專注于多尺度復合材料非線性材料本構預測和材料建模的商用軟件包。Digimat能夠幫助用戶預測多相材料的宏觀性能，支持的材料范圍涉及包含連續纖維、長纖維、短纖維、纖維編織、晶須、顆粒、片層等所有增強相和包括樹脂基、金屬基和陶瓷基在內的多類基體材料。廣泛的軟件接口可以為幾乎所有的主流有限元程序提供材料模型或進行多尺度的耦合分析。
