hashin失效
關注創(chuàng)建者：摘呀 創(chuàng)建時間：2018-07-26
hashin失效的視頻教程
基于abaqus_VUMAT建立三維Hashin失效準則的復合材料拉伸模型
課程主要內容 (1) VUMAT整體講解 (2) 三維Hashin子程序逐行講解，包括初始失效準則，剛度退化，單元刪除 (3) 單軸模型的建立與結果分析，根據結果改進子程序 (4) abaqus自帶的二維Hashin失效準則與模型的建立 (5) 三維Hashin的VUMAT與abaqus自帶的二維Hashin失效準則對比與分析 (6) 基于三維Hashin建立不同鋪層角度的層合板
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君莫直播第三場：Abaqus Hashin復合材料漸進失效模型理論詳解與應用
第三場hashin漸進失效模型的應用（勿看，音視頻不同步） 第三場后半部分補錄視頻（正常） 第三場前半部分補錄視頻（正常）
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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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hashin失效的實例教程
Hashin失效準則：
1.纖維拉伸失效模式：
2.纖維壓縮失效模式：
3.基體拉伸失效模式：
4.基體壓縮失效模式：
XT為1方向（纖維方向）拉伸強度，Xc為壓縮強度，Yt為2方向（基體方向）拉伸強度，Yc為壓縮強度，S12,S23,S13均為剪切強度，以上1~4任意一失效模式滿足，立即刪除單元。
在之前的文章里曾經多次提到過Hashin準則，這是目前區(qū)分失效模式的判據中應用最廣泛的判據之一，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采用Hashin準則進行復合材料漸進失效分析的文章也是鋪天蓋地、數不勝數，Hashin于1980年發(fā)表的一篇單向纖維增強復合材料失效準則的文章被引用了3790次。在提出該理論時，本來是用于預測單向復合材料失效行為的，然鵝，目前大家基本都在將其應用于層壓板的失效預測。
關于Hashin準則的描述以及在WWFE中的表現，之前已經撰文描述過，此處不再贅述，感興趣的可以點擊下方鏈接了解詳情。
聊一聊世界復合材料失效運動會（WWFE）——搞復材失效而不知WWFE你就out了
復合材料失效理論知多少？（一）
本文主要講解一下Abaqus中使用Hashin失效判據以及基于能量的演化判據進行漸進失效分析時各種參數和變量的定義和來由。有一些讀者對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和臨界應變能釋放率是如何控制損傷擴展的，希望通過本文能幫助讀者對復合材料漸進失效分析有進一步的認識。
展開 使用abaqus 自帶的二維hashin失效模型創(chuàng)建的開孔版拉伸失效分析模型，模型inp文件如下
Job-1.rar 模型inp文件。
整個模型的建模過程可以參照技術鄰學院的操作視頻，鏈接如下：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10018
下圖是損傷后云圖（左邊為兩個子程序云圖，損傷判斷略有不同）與ABAQUS的Hashin接近：
在ABAQUS的Hashin失效準則中有一個系數，默認該系數為0，此時纖維方向是最大應力準則，該系數為1是才是Hashin失效，這個需要十分小心（都是淚得出的結論）。
上圖是系數為1（hashin）和0（最大應力）時的系統(tǒng)/子程序纖維損傷云圖。
6 Hashin準則
同樣的二階近似模型還有文章最開頭提到的Hashin準則。（由于復合材料試驗數據具有較大的分散性，繼續(xù)增加近似階數沒有太大意義，因此，到目前為止，尚沒有三階或者更高階的失效判據出現。）
Hashin在1980年提出了一種三維的復合材料失效判據，該準則后被收錄于MILHDBK-17，在工程界與學術界應用甚廣，目前其簡化形式的二維失效判據已被集成在了Abaqus、MSC.Dytran等有限元軟件中。
其簡化后的三維表達形式如下：
Hashin三維失效判據可以預測四種失效模式：纖維拉伸失效、纖維壓縮失效、基體拉伸失效以及集體壓縮失效等。在纖維拉伸失效中，考慮了剪切效應的影響。
Abaqus中采用的是2D的Hashin準則，其表達形式如下：
上面看到的Hashin基體失效準則是簡化后的公式，Hashin準則最初的表達形式中，強度數值是斷裂面上的強度，應力也是斷裂面上的應力，與現在的Puck類似。
原始Hashin基體失效準則：
但是受限于當時的計算條件，無法準確計算出斷裂面的角度，所以采用了上述簡化形式。后來Puck在Hashin基礎上采用數值手段將斷裂面角度求解出來，得到了更準確的基體失效判據，有關斷裂面角度求解及Puck失效理論將在后續(xù)文章進行更新，敬請關注。
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層合板低速沖擊仿真3個月前
仿真的約束
本構模型與失效處理
在VUMAT中，采用Hashin準則進行失效判斷，對失效的單元做剛度折減模擬失效。注意，這里沒有使用單元刪除。
接觸力結果
文獻接觸力結果如下：
圖來源：譚建設.復合材料層合板低速沖擊響應的試驗研究與仿真分析[D].上海交通大學,2014.
MAT_58基于Matzenmiller-Lubliner連續(xù)損傷力學框架，通過Hashin失效準則來預測層合板的面內損傷起始與演化。其核心優(yōu)點在于，模型所需的輸入參數（如不同方向的彈性模量、強度、斷裂韌性等）大多可直接通過ASTM標準試驗獲取，物理意義明確，降低了參數標定的不確定性。
</div><div contenteditable="false" width="100%">
補片與母體間采用cohesive膠接，模型中復合材料采用hashin失效準則，金屬采用ductile失效！
（glare板）
已實現層合板斷裂，且已解決網格畸變問題，層間內插cohesive單元，補片與母體間采用cohesive膠接，模型采用hashin失效準則
內附有cae，inp，Vumat 子程序
可贈送快速建模插件!
可贈送收集的纖維復合材料相關學習資料，特別適合初學者！
(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。
(4) 單元測試，包括纖維拉伸和基體拉伸；如何調試子程序；對結果進行分析，包括應力，應變，初始損傷系數，損傷演化中的損傷系數，等效位移等等。
對復合材料的研究很早就已開始，在1980年，HASHIN等［6］根據應力不變量法則，提出基于拉伸或壓縮加載條件下，纖維以及基體Hashin失效準則。隨后，其他研究者又提出了其他復合材料失效準則，如Chang-Chang準則和Puck準則［7-8］。
題外話：在顯式計算中，會出現某些復雜應力狀態(tài)下（例如開孔件拉伸），即使?jié)M足了Hashin失效準則，單元仍然具有承載能力。這與ABAQUS內部刪除單元策略有關。不過通過自寫vumat已經可以解決abaqus顯式計算中滿足2D hashin失效而不刪除單元的問題。
對于纖維增強復合材料的模擬，在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。
參考已有的3Dhashin失效準則編寫復合材料脆性斷裂子程序。
首先介紹該子程序的使用方法
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。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。
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(fā)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。
層合板材料屬性（基于Hashin失效準則）如下圖：
內聚層材料屬性（基于拉伸的二次應力準則）如下圖：
在后處理中，層合板變形情況如圖1所示。
靠近沖擊面一側的鋪層變形過大，出現凹陷的情況，原理沖擊的一側并不隨著整體而變形。參考的變形圖如圖2所示。
問題是：請問什么原因會導致這種情況？如何解決？
