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案例以Abaqus/Explicit內(nèi)置的JC本構(gòu)模型，以及編寫的自定義硬化VUSDFLD和自定義材料VUMAT三種方式模擬taylor桿撞擊,材料使用鋼材，考慮熱膨脹，熱傳導(dǎo)，和塑性產(chǎn)熱以及ＪＣ本構(gòu)模型，模擬使用顯式動(dòng)態(tài)溫度-位移分析步，使用C3D8RT單元，初始溫度為20°，沖擊速度為287000mm/s,沖擊時(shí)間為８ｅ－５ｓ，其中使用內(nèi)置本構(gòu),VUSDFLD以及VUMAT的結(jié)果如下圖所示：

損傷演化規(guī)律分為多種，其中基于失效位移的線性演化形式如下： 采用應(yīng)力回退法編寫公式2的JC損傷彈塑性Vumat子程序，程序原理如下圖所示 得到計(jì)算結(jié)果如下圖所示 可以看到計(jì)算中有穩(wěn)定的切削生成，提取單元的應(yīng)力應(yīng)變曲線如下所示： 圖中可以看出該程序很好的實(shí)現(xiàn)了單元在大應(yīng)變時(shí)出現(xiàn)的軟化效果

首先是參數(shù)物理意義明確且極易獲取，相比其他復(fù)雜的力學(xué)模型，JC 模型的參數(shù)可以通過標(biāo)準(zhǔn)的高速拉伸或霍普金森壓桿（SHPB）試驗(yàn)輕松測(cè)得，工程實(shí)用性極高。其次是計(jì)算效率與數(shù)值穩(wěn)定性極佳，它的數(shù)學(xué)形式簡(jiǎn)潔高效，非常適合顯式動(dòng)力學(xué)子程序（如 VUMAT）進(jìn)行大規(guī)模并行計(jì)算，不易發(fā)生數(shù)值發(fā)散。

我們目前重工業(yè)上大部分的結(jié)構(gòu)材料還是金屬，盡管ABAQUS中有自帶的JC模型，但是如果要模擬更復(fù)雜的情況，學(xué)會(huì)寫彈塑性本構(gòu)就十分必要。本期就給一個(gè)彈塑性VUMAT拉伸失效的案例，結(jié)合單元?jiǎng)h除技術(shù)，模擬結(jié)構(gòu)破壞過程。

ABAQUS提供的材料損傷和失效模型如下： Shear、Ductile、JC Damage: 用于模擬金屬材料剪切和延性損傷； FLD、FLSD、M-K、MSFLD Damage: 用于模擬金屬薄壁件的縮頸破壞； Quade、Quads、Maxs、Maxe、Maxps、Maxpe Damage: 用于界面單元模擬的損傷破壞； Hashin Damage: 用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的損傷模擬

只要涉及強(qiáng)度預(yù)測(cè)、失效準(zhǔn)則、蠕變、粘彈性、疲勞、應(yīng)變率效應(yīng)、固化變形等等研究，大家的論文中如果沒有本構(gòu)的討論、UMAT或者VUMAT的內(nèi)容，就會(huì)顯得文章沒有深度。即便是用其他的商用軟件，也會(huì)涉及到自定義本構(gòu)的問題。UMAT之于ABAQUS，就像UDF之于Fluent。