損傷
關注創建者：ABAQUS+Hyperworks 創建時間：2017-06-20
損傷的視頻教程
復合材料漸進損傷失效VUMAT子程序詳解
(1) VUMAT整體講解 (2) 在參考文獻中，復合材料漸進損傷失效模型有哪些異同，有哪些關鍵問題。 (3) 程序詳細解讀漸進損傷失效模型，包括三維hashin初始失效準則，漸進損傷，損傷系數如何計算，損傷矩陣（damage effect matrix）等。
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復合材料cohesive粘結層損傷（分層損傷）面積計算插件和使用示例
應用python二次開發，實現復合材料分層損傷面積的計算，在復合材料層合板宏觀力學分析中，層間分層是一種常見的損傷形式，分層損傷形貌復雜多樣，很難直接統計出其損傷面積的大小，如果采用損傷單元的統計進行計算面積則非常耗時，該插件利用計算機圖形學直接獲取損傷面積，計算效率相對較高。【自己碼的插件，提高分析效率的，有更好的技術和想法，望分享】
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Abaqus中混凝土損傷塑性模型（CDP）4種混凝土本構，3種損傷因子計算方法
大家觀看（新版）混凝土本構及損傷因子計算講解即可（章節2）和彈性模量取值問題（章節3）即可。 章節2里覆蓋章節4的內容！！ （舊版）混凝土本構及損傷因子計算（章節4）中有幾個點沒講清楚，不用看了！
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損傷的實例教程
但是ABAQUS塑性損傷模型除了能模擬單調加載的混凝土行為外，更重要的功能就是模擬循環、動態荷載下的混凝土反應，在結構的抗震性能分析能起到很好的作用。
在動荷載作用下，混凝土在受力過程中拉伸和壓縮都會產生損傷造成的裂縫開展，從而導致材料剛度退化。CDP 模型就假定混凝土材料主要因為拉伸開裂和壓縮破碎而破壞，拉伸和壓縮采用不同的損傷因子來描述這種剛度退化，詳見圖 1、圖 2。
圖中E0是材料初始未受損的彈性剛度。損傷變量dc和dt分別為壓縮和拉伸條件下的損傷因子，表示彈性剛度的退化。損傷后的彈性模量為（1-dc）E0，或（1-dt）E0。損傷因子dc或dt=0時表示沒有損傷，dc或dt=1時表示材料失去強度。
那么混凝土的塑性損傷本構模型中的損傷因子到底對混凝土的應力-應變曲線有什么影響呢？讓我們采用100mm*100mm*300mm的混凝土棱柱體模型來做個測試看一下。
依然采用C110級混凝土的本構關系，混凝土的屈服應力和非彈性應變表格如下。子選項中損傷參數和非彈性應變關系的表格也在圖中給出。
但是注意上圖中紅色框部分默認是不填的，即下圖中的混凝土壓縮損傷——拉伸恢復因子wt，混凝土拉伸損傷——壓縮復原因子wc，默認是不填的。
因為CDP模型假定混凝土從拉伸到壓縮時裂縫會閉合，剛度會恢復；從壓縮到拉伸時裂縫仍然存在，剛度不會恢復。因此在ABAQUS中不填的話默認wt(拉伸剛度恢復因子)=0，wc(壓縮剛性恢復因子)=1.
下圖為損傷因子和剛度恢復因子在混凝土載荷循環中對混凝土本構模型的影響。
展開 Abaqus中韌性金屬失效分析需要定義c點的損傷初始化準則，以及cd段的損傷演化（損傷后材料剛度退化路徑）。材料軟化后可持續承載，直到達到d點，材料失效，失去承載能力。
圖1-韌性金屬的全載荷區間應力-應變曲線
圖2-韌性金屬的損傷準則
ABAQUS為韌性金屬提供不同的損傷初始化準則，大致分為兩種類型：
金屬裂紋的損傷初始化準則，包括韌性準則（ductile damage、Johnson-Cook damage）和剪切準則（shear damage）。也就是圖2中紅框內的三個準則，它們都屬于金屬承載后產生裂紋的準則。
金屬板的徑縮不穩定損傷初始化準則，包括幾種成形極限圖，用于評估鈑金件的可成形性。也就是紅框外的幾個準則，不在本文討論范圍。
圖3-漸進損傷失效分類【摘自Abaqus材料本構模型導圖，完整版鏈接】
····································常見問題解答····································
······Q1: 韌性準則和剪切準則有何不同？
······A1: 韌性金屬開裂有兩種主要機理，基于唯象觀察，仿真模擬這兩種機理時用到不同的損傷起始準則（hooputra2004）：
機理1，由于內部（微裂紋）的成核、生長和孔隙的聚集產生的韌性斷裂，這種情況下ductile damage、Johnson-Cook damage兩種韌性準則是適用的，常見于拉伸工況。
圖4-機理1韌性斷裂
機理2，由于剪力帶局部化產生的剪切斷裂，這時shear damage比較適合，常見于剪切工況。
展開 Johnson-cook 損傷起始準則是延性損傷準則模型的一個特例，用于預測延性金屬中孔洞的形核、生長和聚結導致的損傷起始。該模型假設損傷開始時的等效塑性應變是應力三軸性和應變率的函數。同時可以考慮溫度的影響。
包含的材料參數有：
失效相關參數：d1-d5。
如果材料模型中沒有定義損傷，Abaqus 將持續依據應力應變關系評估結構的行為。可以定義損傷初始化準則和損傷演化準則準確地表示材料軟化階段的行為。本文將簡要介紹延性損傷模型的損傷初始化和演化的定義。
在 Abaqus 材料模型中引入損傷
下圖顯示了經歷損傷的材料的應力應變行為。實線表示材料受損后的行為，而虛線表示沒有損傷時的材料響應。當應力超過材料的極限拉伸強度（UTS）后，材料的逐漸退化是由于損傷引起的。在圖中，σy0 和 εpl0 是損傷啟動時的 UTS 和等效塑性應變，εplf 是失效時的等效塑性應變。在失效點處，總體損傷變量達到 D = 1 的值。這個總體的損傷變量 D 包括材料中發生的所有活動損傷機制的綜合效應。損傷啟動時的 D 值為零，隨著材料完全破壞，它逐漸增加到 1。
要將損傷模型實現到有限元模擬中，必須考慮兩個方面。一是定義單元何時啟動損傷，另一個是在損傷啟動后單元中的應力如何演化。這篇文章詳細介紹了韌性損傷模型的這兩個方面。
延性損傷準則
這是一種基本的損傷模型，用于使用單軸試驗數據定義金屬的斷裂。在韌性金屬中，斷裂是由孔洞的形成、擴展和合并引起的。該損傷準則可與狀態方程和不同的塑性模型（如Mises、Johnson-Cook、Drucker-Prager和Hill）一起在Abaqus中使用。
損傷初始化
該模型假設啟動損傷時的等效塑性應變εplD是應力三軸度和應變率的函數。當材料積分點滿足以下條件時，損傷啟動即發生。
這里，ωD是隨著材料中的塑性變形單調增加的狀態變量，η是應力三軸度，而ε.pl是等效塑性應變率。應力三軸度的計算公式為：η=-P/q. 這里，p是應力張量的靜水壓力，q是von Mises等效應力。不同加載模式的應力三軸性值給出在下表中。
展開 在常溫狀態下，大多數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使用韌性損傷漸進失效模型。
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。材料承載經歷彈塑性階段后達到損傷起始點a，繼續承載，損傷后的材料剛度折減，出現軟化，直到損傷參數D=1時，材料剛度退化為0，單元刪除。
韌性材料損傷漸進失效模型
工程案例：
鋼制管狀結構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：
沖擊質量5kg，速度100m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度100m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度200m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度300m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度400m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度500m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度500m/s，桶厚20mm;
沖擊質量25kg，速度400m/s，桶厚50mm;
沖擊質量25kg，速度500m/s，桶厚50mm;
付費部分為鋼制管狀結構多工況沖擊損傷失效分析案例的9種工況共計9個inp文件壓縮包+CAE 源文件壓縮包。
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?【2025年二等獎】錢敬業 | 同濟大學，強動載作用下拱壩動態響應和損傷破壞的數值模擬研究：研究基于LS-DYNA軟件建立了某原型拱壩的精細化三維數值模型，旨在研究其在水下爆炸強動載作用下的動態響應與損傷破壞機理。
3.有量化結果。例如性能提升、成本下降、效率優化等具體數據。
設計合理的T型槽，不僅能牢固卡住螺栓，還能在擰緊時不會對槽口邊緣造成損傷，同時保證滑動附件時順滑不卡頓。
常見的應用場景有兩個，側重點不同：
用于動態測試：比如把發動機或電動機固定在平臺上，連接測功機進行性能、耐久性測試。這時平臺的核心作用是提供相當高的穩定性和吸振能力，能有效吸收設備運行產生的振動，保證測試數據的準確性。
處理鑄鐵地軌磨損變形的核心原則是：先精和準檢測評估，再根據損傷程度選擇修復工藝。
第和一步：修復前必和須進行全和面檢測
這是所有修復工作的基礎。您需要使用水平儀、橋板等精和密量具，在地軌全長上選取多個截面，測量其平面度、直線度，并繪制出誤差曲線。只有掌握了精和確的變形數據，才能判斷損傷屬于哪個級別，并制定出比較有效、比較經濟的修復方案。
第二步：根據損傷程度分級處理
1.
微徑探測技術
針對航空航天發動機油道、精密渦輪葉片間隙等“禁區”，超細徑內窺鏡技術已臻化境，以IPLEX TX II為例，柔性插入管直徑壓縮至2.2毫米，剛性管更是達到1.8毫米，為了在微米級截面上實現高畫質與高耐用性，工程師采用了仿生關節結構替代傳統鉚釘，并輔以金屬編織層抗壓，這種“光學手術刀”般的設備，能夠在不損傷被檢物的前提下，詳細工業設備的“毛細血管”進行探查。
疲勞損傷后Q460和Q690高強鋼力學性能研究[D]. 西南科技大學,2022.
[8] Blocken B.
最后是完美閉環了“力-熱-損傷”的耦合，它不僅能算應力，還能同步算出溫度升高以及材料的受損程度，在模擬金屬穿透、飛濺、切屑形成等斷裂失效行為時，具有無與倫比的仿真精度和視覺逼真度。
推薦這個文章主要有三點原因：第一，在研究超薄板、微成形和微沖裁問題時，不能再機械套用傳統GTN模型，必須重視剪切主導損傷機制。第二，尺寸效應不是附加修正項，而是決定局部應力、損傷演化和裂紋萌生位置的重要因素。第三，從建模角度看，將剪切損傷模型與應變梯度塑性耦合，是理解微尺度金屬斷裂行為的一條很有前景的路線。
原始文獻：《A phase field formulation for dissolution-driven stress corrosion cracking》
來源于該文章，對腐蝕相關損傷建模的可以詳細閱讀原文，理解整個程序，作者模擬效果如下：
原始代碼如下：
module kvisual
implicit none
real*8
工藝溫度低（≤80℃），不損傷基材，可實現玫瑰金、藍色、黑色等多種金屬色，還能保持塑膠的輕量化優勢。適合3C產品外殼、化妝品包裝、燈飾配件，環保無化學污染，裝飾效果高端且耐久性好。
3、稱重法：定量腐蝕速率的核心手段
作為最基礎的定量方法，稱重法通過重量變化計算腐蝕速率，其關鍵技術點如下：
★ 方法選擇：腐蝕產物易清除時用失重法，產物致密附著時用增重法，核心是確保腐蝕產物清除徹底且不損傷基體。
★ 速率計算：以g/(m2·h)或mm/a為單位，換算公式為V=ΔW×8760/(ρ×A×t)（ΔW為失重、ρ為材料密度、A為試樣面積、t為試驗周期）。
