hashin失效的案例
Abaqus復合材料3D Hashin失效準則，脆性斷裂-Vumat
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。
【理論知識】Hashin復合材料漸進失效模型原理及參數詳解
在之前的文章里曾經多次提到過Hashin準則，這是目前區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 Abaqus 二維hashin失效模型案例（附inp）
使用abaqus 自帶的二維hashin失效模型創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
ABAQUS 2Dhashin漸進損傷失效準則Standard不同于Explicit，及單元不刪除
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/子程序纖維損傷云圖。
復合材料失效理論知多少？（一）
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失效理論將在后續文章進行更新，敬請關注。
展開 技術鄰學院丨直播課的錄播視頻、課件PPT以及原模型插件，都整理出來，請各位學霸們查收！
第一場
ABAQUS傳統結構建模介紹
課程名稱
ABAQUS復合材料分析直播培訓--傳統結構建模介紹
課程簡介
1、傳統復合材料結構建模方式介紹（建模+計算+結果查看）
2、Composite layup快捷建模（建模+計算+結果查看）
第二場
ABAQUS加筋板結構建模分析
課程名稱
ABAQUS復合材料分析直播培訓--加筋板結構建模分析
課程簡介
1.復合材料加筋板結構建模分析（3種加筋方式）
2.蜂窩夾層結構建模與分析：等效彈性常數建模/蜂窩細節建模
3.圓柱坐標系/離散坐標系在復合材料建模中的應用
第三場
Abaqus內嵌二維Hashin漸進失效模型的應用
課程名稱
ABAQUS復合材料分析直播培訓--Abaqus內嵌二維Hashin漸進失效模型的應用
課程簡介
1、Abaqus內嵌二維Hashin漸進失效模型的應用
2、hashin失效模型材料參數設置
第四場
cohesive單元及surface-based chesive的應用
課程名稱
cohesive單元及surface-based chesive的應用
課程簡介
1、內聚力本構介紹
2、cohesive element用法
3、surface-based chesive用法
技術鄰直播
ICEM網格劃分基礎應用及拓展
課程名稱
ICEM網格劃分基礎應用及拓展
課程簡介
1、ICEM
展開 Hashin失效準則VUMAT源代碼（一起學習交流VUMAT吧）
c http://abaqus-users.1086179.n5.nabble.com/Hashin-damage-theory-td12032.html
subroutine vumat(
c Read only -
1 nblock, ndir, nshr, nstatev, nfieldv, nprops, lanneal,
2 stepTime, totalTime, dt, cmname, coordMp, charLength,
3 props, density, strainInc, relSpinInc,
4 tempOld, stretchOld, defgradOld, fieldOld,
5 stressOld, stateOld, enerInternOld, enerInelasOld,
6 tempNew, stretchNew, defgradNew, fieldNew,
c Write only -
7 stressNew, stateNew, enerInternNew, enerInelasNew )
c
include 'vaba_param.inc'
c
c 3D Orthotropic Elasticity with Hashin 3d Failure criterion
c
c The state variables are stored as:
c state(*,1) = material point status
c state(*,2:7) = damping stresses
c
c User defined material properties are stored
展開 Abaqus復合材料螺栓接頭的失效分析
層失效是通過Hashin失效準則作為損傷初始和斷裂能量作為損傷演化的建模。
幾何
三個Part實例，其中兩個為150x25x3.8 mm 的CFRP平板，一個為M14的Steel螺栓。如下圖所示，螺栓直徑比平板孔直徑小0.5mm。
圖1 : 復合板（左）和螺栓（右）
材料
鋼螺栓：楊氏模量210e3 MPa，泊松比0.3，密度7850e-12 ton/mm3
復合板：由多個與負載方向和板長度方向不同的多個單向（UD）層構成，詳細的CFRP復材參數如下圖。
圖2 : CFRP 材料建模 (彈性屬性, Hashin準則初始, 斷裂能量演化)
損傷失效建模，對 Abaqus 的 CFRP 復合損傷進行建模，需要綜合兩個建模方面對材料退化：失效萌生Failure initiation和失效演化failure evolution。依賴于第一層失效標準（first ply failure criteria），針對層失效用戶可以評估復合結構為FAIL/PASS。此評估是最保守的評估，其根據第一層失效準則，依賴于純后處理生成的失效包絡，這些標準不允許材料退化或單元刪除。
對于本文，將在損傷建模中包括材料退化（斷裂能量損傷），損傷初始是基于Hashin層失效準則進行建模， 此準則考慮以下 ply 失效模式：
拉伸時纖維斷裂(Xt)
壓縮時纖維屈曲和扭結(Xc)
橫向拉伸和剪切作用下的基體開裂(Yt)
橫向壓縮和剪切作用下的基體破碎(Yc)
其中X、Y分別對應于增強和基材，此4個強度值輸入圖2中的material選項卡，注意Hashin準則材料對話窗，抗壓強度不需要“-”符號。
展開 Hashin失效準則VUMAT源代碼（一起學習交流VUMAT吧）
c http://abaqus-users.1086179.n5.nabble.com/Hashin-damage-theory-td12032.html
subroutine vumat(
c Read only -
1 nblock, ndir, nshr, nstatev, nfieldv, nprops, lanneal,
2 stepTime, totalTime, dt, cmname, coordMp, charLength,
3 props, density, strainInc, relSpinInc,
4 tempOld, stretchOld, defgradOld, fieldOld,
5 stressOld, stateOld, enerInternOld, enerInelasOld,
6 tempNew, stretchNew, defgradNew, fieldNew,
c Write only -
7 stressNew, stateNew, enerInternNew, enerInelasNew )
c
include 'vaba_param.inc'
c
c 3D Orthotropic Elasticity with Hashin 3d Failure criterion
c
c The state variables are stored as:
c state(*,1) = material point status
c state(*,2:7) = damping stresses
c
c User defined material properties are stored
展開 Abaqus纖維金屬層合板沖擊后壓縮試驗！（glare板） ￥99
（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！
層合板變形問題咨詢
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？
圖1 應力云圖
圖2 參考圖
abaqus的三維和軸對稱模型分析的結果差異
inp.zip
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技術鄰推薦：
Hypermesh精典問答 （經典加精品）
技術鄰學院:abaqus復合材料與cohesive教學視頻發布
Abaqus 二維hashin失效模型案例（附inp）
在HyperMesh中進行Abaqus校核準則設置 ￥1
打開HyperMesh，選擇Abaqus求解器模板
定義材料類型為LAMINA
勾選FailStress按鈕，定義材料應力許用值參數
定義完成后，設置單元輸出卡片TSAIH、TSAIW
求解計算后即可在HyperView中查看失效因子
后期講述Hashin失效準則設置
復合材料失效脫粘分析鏈接：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14492
后處理教程鏈接：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14395
Abaqus子模型設置http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1196942；
計算復合材料ABD剛度矩陣：http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1193225；
HyperMesh啟動時自動加載腳本的三種方式：http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1206247
展開 Abaqus UVARM自定義變量子程序簡介
以三維復合材料層壓板為例，abaqus自帶的二維hashin失效模型不適用，蔡吳、蔡希爾、最大應力最大應變等初始失效判據只能用于平面應力平面應變問題，同樣也不適用于三維實體復合材料層壓板。這種情況下，用戶就可以自己定義一種三維的失效判據，來判斷結構中什么位置安全、什么位置危險，具體的危險系數是多少等等。
需要聲明的是UVARM只能輸出一些自定義變量，無法改變材料本構關系和原本構參數，如果想要改變abaqus自帶本構的參數值，可以使用USDFL/VUSDFLD子程序，如果想改變本構關系，則需要編寫UMAT/VUMAT子程序，難度是依次遞增的。
UVARM子程序更適合結構工程分析，或者結構方案初期的強度預判，適用范圍還是很廣泛的。
展開 abaqus三維復合材料彈塑性+漸進損傷本構模型-3D VUMAT ￥145
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。
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