shear damage的案例
abaqus單元?jiǎng)h除的一般方法（轉(zhuǎn)載）
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(kāi)始進(jìn)入損傷（即damage initial），它所表示的是損傷開(kāi)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(kāi)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(duì)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(guò)程中只是定義了材料開(kāi)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(lái)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(duì)應(yīng)關(guān)系。我一般是選linear，用起來(lái)比較方便（其他的具體可以參考Abaqus Analysis User's Manual19.2.3），見(jiàn)圖1。接下來(lái)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(jiàn)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(zhǎng)度（我理解為單元長(zhǎng)度），等效塑性應(yīng)變率。而損傷率采用（見(jiàn)圖3）
來(lái)控制。但損傷率之和達(dá)到1的時(shí)候，單元失效。說(shuō)白了就是一個(gè)單元的塑性應(yīng)變稱與單元長(zhǎng)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(kāi) 單元?jiǎng)h除的一般方法
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(kāi)始進(jìn)入損傷（即damage initial），它所表示的是損傷開(kāi)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(kāi)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(duì)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(guò)程中只是定義了材料開(kāi)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(lái)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(duì)應(yīng)關(guān)系。我一般是選linear，用起來(lái)比較方便（其他的具體可以參考Abaqus Analysis User's Manual19.2.3），見(jiàn)圖1。接下來(lái)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(jiàn)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(zhǎng)度（我理解為單元長(zhǎng)度），等效塑性應(yīng)變率。而損傷率采用（見(jiàn)圖3）
來(lái)控制。但損傷率之和達(dá)到1的時(shí)候，單元失效。說(shuō)白了就是一個(gè)單元的塑性應(yīng)變稱與單元長(zhǎng)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(kāi) abaqus幾種材料破壞準(zhǔn)則的設(shè)定
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(lái)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(méi)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?cè)谶@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(guò)一個(gè)材料。一般來(lái)說(shuō)預(yù)測(cè)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(kāi) 【螺栓斷裂】Abaqus韌性損傷與剪切損傷準(zhǔn)則---{ 問(wèn)題答疑 +工程案例 + 模型文件 } ￥99.9
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(píng)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(jiàn)問(wèn)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(kāi)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(zhǎng)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(jiàn)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(jiàn)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(kāi) 
ductile metal 延性金屬的損傷模擬-ABAQUS例子
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).
ABAQUS非穩(wěn)態(tài)切削仿真實(shí)例
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(duì)關(guān)系，然后調(diào)整刀具和工件就可以了。
4.設(shè)置分析步
這個(gè)大家應(yīng)該也不陌生，就是選擇動(dòng)態(tài)熱力耦合分析步就行了，當(dāng)然也可以采用絕熱分析，絕熱情況下更有利于鋸齒切屑的形成，但是由于本次仿真就是難加工材料，而且仿真容易產(chǎn)生鋸齒，為了更好模擬切屑的形成，本次采用熱力耦合分析步進(jìn)行切削仿真分析，在輸出步記住選擇所輸出的內(nèi)容，而且要注意一定勾選state一欄，因?yàn)樵诖宋覀儾捎玫氖抢窭嗜?失效準(zhǔn)則，設(shè)置這個(gè)能夠看到最終失效的網(wǎng)格。
5.接觸的定義
在此接觸的定義是非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，如果定義不當(dāng)，很容易出現(xiàn)問(wèn)題，為了更好地仿真切削過(guò)程，在此僅建立三個(gè)接觸關(guān)系，即后刀面與切削層和前刀面與切屑層（此處指可能產(chǎn)生切屑的層）以及切屑的自接觸，由于此處是整體建模，比基于分離線，切屑，工件的模型，大大簡(jiǎn)化了切削的接觸設(shè)置，而且仿真中發(fā)現(xiàn)切削過(guò)程的摩擦和刀具工件以及切屑之間的面?zhèn)鲗?dǎo)率對(duì)最終切屑的形成具有重要影響，因此本次仿真結(jié)合試驗(yàn)，采用摩擦系數(shù)0.35，并且后刀面和工件，前刀面和切屑均建立面面熱傳導(dǎo)率，而且根據(jù)文獻(xiàn)分別設(shè)置了相應(yīng)的熱流分配系數(shù)。
展開(kāi) 淺談Abaqus單元?jiǎng)h除的一般方法
對(duì)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。Softening則是控制著具體位移（能量）與損傷的對(duì)應(yīng)關(guān)系，見(jiàn)下圖：
接下來(lái)要輸入損傷為1的時(shí)候的塑性位移值，表達(dá)式為：
③VUMAT
Vumat 方法最靈活，難度也最大。在子程序中定義一個(gè)狀態(tài)變量來(lái)表征材料是否失效。為0，失效。為1，正常。然后根據(jù)自己的失效準(zhǔn)則來(lái)給這個(gè)狀態(tài)變量賦值。子程序中可以定義自己的失效準(zhǔn)則和本構(gòu)方程。
淺談Abaqus單元?jiǎng)h除的一般方法.pdf
展開(kāi) Abaqus單元?jiǎng)h除的一般方法
對(duì)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。Softening則是控制著具體位移（能量）與損傷的對(duì)應(yīng)關(guān)系，見(jiàn)下圖：
接下來(lái)要輸入損傷為1的時(shí)候的塑性位移值，表達(dá)式為：
損傷率表達(dá)式為：
，即單元的塑性應(yīng)變乘單元特征長(zhǎng)度大于你所規(guī)定的值時(shí)，單元失效。
③VUMAT
Vumat 方法最靈活，難度也最大。在子程序中定義一個(gè)狀態(tài)變量來(lái)表征材料是否失效。為0，失效。為1，正常。然后根據(jù)自己的失效準(zhǔn)則來(lái)給這個(gè)狀態(tài)變量賦值。子程序中可以定義自己的失效準(zhǔn)則和本構(gòu)方程。
展開(kāi) Digimat復(fù)合材料建模平臺(tái)與Abaqus的聯(lián)合使用
對(duì)于基體相的強(qiáng)度失效處理是通過(guò)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。對(duì)于界面相的強(qiáng)度失效處理是在界面相與增強(qiáng)相嵌入0厚度的cohesive單元模擬界面脫粘裂紋，也有部分學(xué)者會(huì)考慮有厚度的界面相，而有厚度的界面相的強(qiáng)度失效處理是與基體相的處理相同。而對(duì)于增強(qiáng)相來(lái)說(shuō)，一般情況下我們不考慮其強(qiáng)度失效，因?yàn)樵趯?shí)際工程應(yīng)用或者科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，很少觀察到增強(qiáng)相的開(kāi)裂，大多數(shù)失效形式是界面脫粘及基體開(kāi)裂。
基體裂紋相互連接形成完整的斷口、初始界面脫膠
言歸正傳，下面簡(jiǎn)單介紹一下Digimat軟件：
Digimat是復(fù)合材料多尺度建模與仿真軟件，能夠?qū)?fù)合材料進(jìn)行微觀和宏觀分析，預(yù)測(cè)其表現(xiàn)并計(jì)算其機(jī)械、熱及電氣特性。DIGIMAT共由六個(gè)模塊組成，它們之間的數(shù)據(jù)可以相互傳遞，同時(shí)也可以方便地將計(jì)算結(jié)果及前處理模型導(dǎo)入到通用有限元軟件(ABAQUS、ANSYS、MARC、LS-DYNA)中進(jìn)行深入分析。六個(gè)模塊依次為：
1.DIGIMAT-MF
DIGIMAT-MF是通過(guò)均勻化方法快速準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)復(fù)合材料的非線性行為。這一模塊基于單胞理論，即將復(fù)合材料劃分至最小單元，分別定義基體、增強(qiáng)體等材料的結(jié)構(gòu)性能以及增強(qiáng)體含量，結(jié)合相關(guān)材料模型（如Drucker-prager模型等）計(jì)算復(fù)合材料機(jī)械性能等。
2.DIGIMAT-FE
DIGIMAT-FE是通過(guò)代表性單元體（RVE）法準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)復(fù)合材料的局部或整體非線性行為?；诖四K，可以創(chuàng)建復(fù)雜的材料3D微觀尺度模型，并賦予結(jié)構(gòu)性能以及相關(guān)載荷，結(jié)合商用有限元軟件ABAQUS等可精確實(shí)現(xiàn)基于細(xì)觀層次的復(fù)合材料及其各組分在外界載荷下的相應(yīng)歷程。
展開(kāi) GTN 模型參考vumat
Shear damage term, k_s=0 means no contribution
!
!
!-----------------------------------------------------------------------
! Compute elasticity matrix
!-----------------------------------------------------------------------
G = 0.5*YOUNG/(1.0+POISS)
K = YOUNG/(3.0*(1.0-2.0*POISS))
! Elastic constants:
twomu = YOUNG / ( one + POISS )
alamda = POISS * twomu / ( one - two * POISS )
thremu = op5 * twomu
!
!---- Calculate the preprocessor step --------------------------------------------
IF ((totalTime.eq.0.0).and.(stepTime.eq.0.0)) THEN
DO km = 1, NBLOCK
trace = strainInc(km,1) + strainInc(km,2) + strainInc(km,3)
stressNew(km,1) = stressOld(km,1)
.
展開(kāi) #強(qiáng)大的neper-三維voronoi泰森多邊形建立#
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.
Natarajan, E.T. Ooi, A. Saputra and C. Song,
A scaled boundary finite element formulation over arbitrary faceted star convex polyhedra, Engineering Analysis with Boundary Elements
, pp. 218-229, vol. 80, 2017.
Carson, M. Obstalecki, M. Miller and P. Dawson,
Characterizing Heterogeneous Intragranular Deformations in Polycrystalline Solids Using Diffraction-Based and Mechanics-Based Metrics, Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering
, vol. 25, pp. 055008, 2017.
made cover of the Journal
Fischbacher, A. Kovacs, H. Oezelt, T. Schrefl, L. Exl, J. Fidler, D.
展開(kāi) 
ansys workbench mechanical 所有命令
Energy(Energy)
Mulins Damage Variable(Damage)
Mulins Max Previous Strain Energy(Damage) Max Failure Criteria(Damage)
Fiber Tensile Failure Criterion(Damage)
Fiber Compressive Failure Criterion (Damage) Matrix Tensile Failure Criterion(Damage)
Matrix Compressive Failure Criterion(Damage) Damage Status(Damage)
Fiber Tensile Damage Variable(Damage)
Fiber Compressive Damage Variable(Damage) Matrix Tensile Damage Variable(Damage)
Matrix Compressive Damage Variable(Damage) shear Damage Variable(Damage)
Energy Dissipated Per Unit Volume(Damage) Equivalent(von-Mises)(Linearized Stress)
Maximum Principal (Linearized Stress) Middle Principal(Linearized Stress)
展開(kāi) 