shear damage
關(guān)注創(chuàng)建者：yangzc17 創(chuàng)建時(shí)間：2018-08-31
shear damage的視頻教程
ABAQUS拉伸斷裂模擬實(shí)例分析
案例對鋁合金圓柱準(zhǔn)靜態(tài)拉伸斷裂模擬整個(gè)過程進(jìn)行講解，包括初始損失（Ductile damage、Shear damage）的引入、分析步設(shè)置、網(wǎng)格劃分等易出現(xiàn)問題的地方，從而使大家對整個(gè)斷裂模擬過程有一個(gè)系統(tǒng)的掌握。
￥29 16分鐘 435播放
查看
shear damage的實(shí)例教程
所以在property中選擇shear damage，這一選項(xiàng)中包括了三個(gè)參數(shù)，我一般是使用第一個(gè)，它的作用是衡量材料在何時(shí)開始進(jìn)入損傷（即damage initial），它所表示的是損傷開始的時(shí)候?qū)?yīng)的等效塑性應(yīng)變值。而其他的都設(shè)為0，如果所要模擬的情況中包含率依賴，或者是采用Hill plasticity，則可以開啟其后的選項(xiàng)和加溫度狀態(tài)變量。而我在計(jì)算中由于只是采用金屬的mises，所以對于另外的選項(xiàng)不關(guān)心。另外需要注意的是shear damage要與plasitic共同使用。
上面的過程中只是定義了材料開始損傷的初始情況，而材料的最終失效是當(dāng)材料的損傷值達(dá)到1的時(shí)候發(fā)生的。這是就需要用戶自己來定義材料的損傷演化了（damage evolution），具體定義材料損傷演化的方式較多，可以在shear damage的suboption中看到，一般的類型包括displacement與energy，就是采用位移控制損傷畫著能量控制損傷，我一般選擇displacement。
而在下面的一個(gè)選項(xiàng)softening則是控制著具體位移（能量）與損傷對應(yīng)關(guān)系。我一般是選linear，用起來比較方便（其他的具體可以參考Abaqus Analysis User's Manual19.2.3），見圖1。接下來用戶就要輸入損傷最大為1的時(shí)候?qū)?yīng)的塑性位移值了 ，它的表達(dá)式為（見圖2）
這幾個(gè)參數(shù)的含義分別為塑性位移率，單元特征長度（我理解為單元長度），等效塑性應(yīng)變率。而損傷率采用（見圖3）
來控制。但損傷率之和達(dá)到1的時(shí)候，單元失效。說白了就是一個(gè)單元的塑性應(yīng)變稱與單元長度，大于你規(guī)定的數(shù)值時(shí)單元就失效了。
當(dāng)然這只是談到了單元的失效，而具體的單元?jiǎng)h除還有一些小技巧。
展開 同樣的shear damage也是用同樣的方式把它輸入在這個(gè)shear damage 破壞條件里面，記得要補(bǔ)上材料參數(shù)k s。
設(shè)定完成之后，我們來看一下分析結(jié)果。
左邊這張圖就是剛剛那個(gè)quasi-static 實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如果我們是只有單純的使用ductile damage 或者shear damage，分析的結(jié)果就會(huì)如右邊的這個(gè)圖一樣。這個(gè)情況是沒有使用damage evolution，只有crterion，續(xù)所以他的分析結(jié)果我就不會(huì)是這樣這樣子實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，我們必須搭配damage evolution ，我們才可以壓到跟剛剛一樣的這個(gè)結(jié)果。
中間這張圖同樣的實(shí)驗(yàn)，只是我們是用比較快速的方式直接往下壓載?？梢园l(fā)現(xiàn)這個(gè)鋁材的chamber 會(huì)發(fā)生一些破裂的行為。我們在這個(gè)abaqus里面我們同樣是使用了這個(gè)damage evolution ，材料破壞參數(shù)里面還有包含著應(yīng)變率。所以我們同樣的可以模擬出這個(gè)破壞的行為。結(jié)果就會(huì)蠻類似的。
接著講一下這個(gè)有發(fā)生破壞的接觸行為。這個(gè)例子就是鋼球那會(huì)穿過一個(gè)材料。一般來說預(yù)測的情況使用的通用接觸設(shè)定在這個(gè)板材的外表面。但是我們要做破壞分析的時(shí)候，我們必須設(shè)定一個(gè)surface。那這surface必須改用mesh方式。也就是我把每一個(gè)零件里面每一個(gè)元素的表面,包含內(nèi)部的元素表面也都把它設(shè)定成接觸行為。在設(shè)定這個(gè)設(shè)備的時(shí)候，要記得注意把這個(gè)篩選器改成內(nèi)外表面都要選取,這樣才可以選舉到所有的元素表面。
展開 所以在property中選擇shear damage，這一選項(xiàng)中包括了三個(gè)參數(shù)，我一般是使用第一個(gè)，它的作用是衡量材料在何時(shí)開始進(jìn)入損傷（即damage initial），它所表示的是損傷開始的時(shí)候?qū)?yīng)的等效塑性應(yīng)變值。而其他的都設(shè)為0，如果所要模擬的情況中包含率依賴，或者是采用Hill plasticity，則可以開啟其后的選項(xiàng)和加溫度狀態(tài)變量。而我在計(jì)算中由于只是采用金屬的mises，所以對于另外的選項(xiàng)不關(guān)心。另外需要注意的是shear damage要與plasitic共同使用。
上面的過程中只是定義了材料開始損傷的初始情況，而材料的最終失效是當(dāng)材料的損傷值達(dá)到1的時(shí)候發(fā)生的。這是就需要用戶自己來定義材料的損傷演化了（damage evolution），具體定義材料損傷演化的方式較多，可以在shear damage的suboption中看到，一般的類型包括displacement與energy，就是采用位移控制損傷畫著能量控制損傷，我一般選擇displacement。
而在下面的一個(gè)選項(xiàng)softening則是控制著具體位移（能量）與損傷對應(yīng)關(guān)系。我一般是選linear，用起來比較方便（其他的具體可以參考Abaqus Analysis User's Manual19.2.3），見圖1。接下來用戶就要輸入損傷最大為1的時(shí)候?qū)?yīng)的塑性位移值了 ，它的表達(dá)式為（見圖2）
這幾個(gè)參數(shù)的含義分別為塑性位移率，單元特征長度（我理解為單元長度），等效塑性應(yīng)變率。而損傷率采用（見圖3）
來控制。但損傷率之和達(dá)到1的時(shí)候，單元失效。說白了就是一個(gè)單元的塑性應(yīng)變稱與單元長度，大于你規(guī)定的數(shù)值時(shí)單元就失效了。
當(dāng)然這只是談到了單元的失效，而具體的單元?jiǎng)h除還有一些小技巧。
展開 圖1-韌性金屬的全載荷區(qū)間應(yīng)力-應(yīng)變曲線
圖2-韌性金屬的損傷準(zhǔn)則
ABAQUS為韌性金屬提供不同的損傷初始化準(zhǔn)則，大致分為兩種類型：
金屬裂紋的損傷初始化準(zhǔn)則，包括韌性準(zhǔn)則（ductile damage、Johnson-Cook damage）和剪切準(zhǔn)則（shear damage）。也就是圖2中紅框內(nèi)的三個(gè)準(zhǔn)則，它們都屬于金屬承載后產(chǎn)生裂紋的準(zhǔn)則。
金屬板的徑縮不穩(wěn)定損傷初始化準(zhǔn)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(gè)準(zhǔn)則，不在本文討論范圍。
圖3-漸進(jìn)損傷失效分類【摘自Abaqus材料本構(gòu)模型導(dǎo)圖，完整版鏈接】
····································常見問題解答····································
······Q1: 韌性準(zhǔn)則和剪切準(zhǔn)則有何不同？
······A1: 韌性金屬開裂有兩種主要機(jī)理，基于唯象觀察，仿真模擬這兩種機(jī)理時(shí)用到不同的損傷起始準(zhǔn)則（hooputra2004）：
機(jī)理1，由于內(nèi)部（微裂紋）的成核、生長和孔隙的聚集產(chǎn)生的韌性斷裂，這種情況下ductile damage、Johnson-Cook damage兩種韌性準(zhǔn)則是適用的，常見于拉伸工況。
圖4-機(jī)理1韌性斷裂
機(jī)理2，由于剪力帶局部化產(chǎn)生的剪切斷裂，這時(shí)shear damage比較適合，常見于剪切工況。
圖5-機(jī)理2剪切斷裂
······Q2: 可以同時(shí)使用不同的準(zhǔn)則嗎？
展開 Abaqus uses this information to initialize the values of the ductile and shear damage initiation criteria, and , assuming constant values of stress triaxiality and shear shear ratio (linear stress path).
shear damage的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
shear damage的最新內(nèi)容
)shear Damage Variable(Damage)Energy Dissipated Per Unit Volume(Damage)Equivalent(von-Mises)(Linearized Stress)Maximum Principal (Linearized Stress)Middle Principal(Linearized Stress)Minimum Principal
Shear damage term, k_s=0 means no contribution
!
!
!-----------------------------------------------------------------------
! Compute elasticity matrix
!
對于基體相的強(qiáng)度失效處理是通過vumat或者Abaqus自帶的損傷本構(gòu)（brittle damage、ductile damage以及shear damage）去實(shí)現(xiàn)單元失效刪除，以模擬出裂紋在基體中擴(kuò)展的效果，一般情況下考慮基體的塑性損傷比較多。
同樣的shear damage也是用同樣的方式把它輸入在這個(gè)shear damage 破壞條件里面，記得要補(bǔ)上材料參數(shù)k s。
設(shè)定完成之后，我們來看一下分析結(jié)果。
左邊這張圖就是剛剛那個(gè)quasi-static 實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
SHRRATIO
Shear stress ratio, , used for the evaluation of the shear damage initiation criterion.
另外需要注意的是shear damage要與plasitic共同使用。
上面的過程中只是定義了材料開始損傷的初始情況，而材料的最終失效是當(dāng)材料的損傷值達(dá)到1的時(shí)候發(fā)生的。
圖1-韌性金屬的全載荷區(qū)間應(yīng)力-應(yīng)變曲線
圖2-韌性金屬的損傷準(zhǔn)則
ABAQUS為韌性金屬提供不同的損傷初始化準(zhǔn)則，大致分為兩種類型：
金屬裂紋的損傷初始化準(zhǔn)則，包括韌性準(zhǔn)則（ductile damage、Johnson-Cook damage）和剪切準(zhǔn)則（shear damage）。
Dong,
Investigation and prediction of tearing failure during extrusion based on a modified shear damage model, Mechanics of Materials
, doi:10.1016/j.mechmat.2017.05.008, 2017.
對于剪切損傷而言，需要注意首先在property中選擇shear damage.其中的參數(shù)選擇視實(shí)際情況而定。定義損傷以后還要定義，damage evolution,一般的類型有displacement 和energy。一般選擇displacement。
本次仿真模擬采用的是shear damage，因?yàn)榍邢鞑牧鲜?2100，其JC damage當(dāng)然也可以采用，在此只是強(qiáng)調(diào)一種方法而已，而且shear damage是和基于一個(gè)實(shí)驗(yàn)和溫度相關(guān)的，從而使得結(jié)果的仿真更加符合實(shí)際。
3.裝配
這個(gè)我想大家都會(huì)的，就是根據(jù)你的切削用量，確定工件和刀具的相對關(guān)系，然后調(diào)整刀具和工件就可以了。
