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VUMAT子程序中，可以用來實(shí)現(xiàn)對(duì)延性金屬材料在不同應(yīng)力狀態(tài)下的損傷演化進(jìn)行合理的數(shù)值預(yù)測(cè)，應(yīng)用于金屬成型領(lǐng)域（沖壓，軋制，擠壓等）預(yù)測(cè)修正后的模型應(yīng)該在簡(jiǎn)單拉伸情況下于abaqus自帶的GTN模型保持相同的損傷和其他狀態(tài)變量的分布，并在剪切情況中損傷發(fā)展顯著高于abaqus自帶的模型（自帶的模型忽略了剪切效應(yīng)）。

推薦這個(gè)文章主要有三點(diǎn)原因：第一，在研究超薄板、微成形和微沖裁問題時(shí)，不能再機(jī)械套用傳統(tǒng)GTN模型，必須重視剪切主導(dǎo)損傷機(jī)制。第二，尺寸效應(yīng)不是附加修正項(xiàng)，而是決定局部應(yīng)力、損傷演化和裂紋萌生位置的重要因素。第三，從建模角度看，將剪切損傷模型與應(yīng)變梯度塑性耦合，是理解微尺度金屬斷裂行為的一條很有前景的路線。

VUMAT子程序中，可以用來實(shí)現(xiàn)對(duì)延性金屬材料在不同應(yīng)力狀態(tài)下的損傷演化進(jìn)行合理的數(shù)值預(yù)測(cè)，應(yīng)用于金屬成型領(lǐng)域（沖壓，軋制，擠壓等）預(yù)測(cè)修正后的模型應(yīng)該在簡(jiǎn)單拉伸情況下于abaqus自帶的GTN模型保持相同的損傷和其他狀態(tài)變量的分布，并在剪切情況中損傷發(fā)展顯著高于abaqus自帶的模型（自帶的模型忽略了剪切效應(yīng)）。

Ds是剪切引起的損傷，作者把原始的體積分?jǐn)?shù)等效為損傷系數(shù)，該損傷系數(shù)由孔洞損傷和剪切損傷兩部分組成，孔洞損傷部分遵循原始的GTN模型，Ds損傷表示為可以看到該模型的適用性極好，且更加符合剪切損傷的特征，下圖是該模型預(yù)測(cè)純壓縮狀態(tài)下金屬的損傷以上是GTN模型以及其剪切修正模型對(duì)應(yīng)的介紹下圖展示abaqus內(nèi)置的GTN模型與編寫的GTN模型以及NH修正模型，zhou

GTN模型損傷子程序 修正GTN模型VUMAT子程序詳細(xì)了解+Q 1139587955

文章doi：10.1007/s00170-021-07400-z推薦理由：作者通過應(yīng)變梯度塑性理論MSG與剪切修正GTN模型耦合研究了微成型過程中不同應(yīng)力狀態(tài)下材料的損傷演化問題，并通過與代表不同應(yīng)力狀態(tài)的拉伸試樣對(duì)比，驗(yàn)證了新模型在高\(yùn)低應(yīng)力三軸度下均有良好的預(yù)測(cè)能力，同時(shí)發(fā)現(xiàn)引入的MSG耦合GTN很好的捕捉了實(shí)驗(yàn)中通過SEM觀測(cè)的斷口特征，相比于原始剪切修正GTN，其預(yù)測(cè)能力在介觀尺寸更加準(zhǔn)確

自1978年Gurson模型被提出以來，GTN模型進(jìn)過了多次演化，根據(jù)這些演化的重要性大致可以分為三個(gè)階段：1、20世紀(jì)80年代Tvergaard及Needleman等人對(duì)塑性勢(shì)函數(shù)的修正并引入孔洞形核及聚合機(jī)制；2、Xue和Nahshon, Hutchinson于2008年為GTN模型引入剪切損傷預(yù)測(cè)機(jī)制，增強(qiáng)了模型在低應(yīng)力三軸度下的成形極限響應(yīng)精度；3、Zhou和Malcher于2014進(jìn)一步修正了

在GTN模型中通過使用包含應(yīng)變梯度效應(yīng)的應(yīng)變硬化，可以明顯提高GTN模型在微納尺度下模型的斷裂預(yù)測(cè)能力，并可以引入微觀內(nèi)變量更好的與微觀理論和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析，目前應(yīng)用最廣泛的方式是使用2004huang提出的基于機(jī)制的應(yīng)變梯度塑性（CMSG）的傳統(tǒng)理論，并與泰勒位錯(cuò)模型相關(guān)聯(lián)，但不涉及高階應(yīng)力，因此不需要高階邊界條件，使得在通用商業(yè)求解器的實(shí)現(xiàn)成本大大降低。

此外，GTN模型中的一些假設(shè)可能與實(shí)際情況存在一定的差異，因此在實(shí)際應(yīng)用中需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)?em>修正和調(diào)整。但使用損傷模型計(jì)算時(shí)相比較彈塑性對(duì)于網(wǎng)格的要求更加嚴(yán)格，即網(wǎng)格敏感性更高。網(wǎng)格敏感性是指結(jié)果的準(zhǔn)確性和精度取決于網(wǎng)格劃分的精度和密度。因此，為了減少網(wǎng)格依賴性，可以采用以下方法：增加網(wǎng)格密度：通過增加網(wǎng)格數(shù)量和細(xì)化網(wǎng)格，可以提高模型的精度。但是，這會(huì)導(dǎo)致計(jì)算成本的增加。

原始劍橋模型由英國劍橋大學(xué)Roscoe等人于1958年提出（Roscoe等，1958），他首次將固結(jié)、剪切、剪脹、剪縮以及臨界狀態(tài)理論納入到一個(gè)統(tǒng)一的框架內(nèi)，在土體本構(gòu)理論的發(fā)展歷史中具有里程碑式的意義。

然而這類型模型通常計(jì)算的開銷會(huì)顯著高于局部模型，相對(duì)困難應(yīng)用于工程規(guī)模的計(jì)算，不過學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值很高。感興趣的可以繼續(xù)在此基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展分析，如在當(dāng)前模型中引入各向異性屈服，梯度效應(yīng)，剪切損傷之類。這里顯示按照作者思路編寫代碼的實(shí)現(xiàn)效果。

Modified Cross 模型(3) 此模型是Cross模型2的修正版本，其中對(duì)溫度效應(yīng)改采用Willam-Landel-Ferry (WLF)模型，因此本模型也被稱為Cross-WLF 模型。 其中剪切相關(guān)的參數(shù)均與Modified Cross Model (2) 相同。

c.模型網(wǎng)格尺寸是影響失效行為仿真預(yù)測(cè)結(jié)果的關(guān)鍵因素。在采用GISSMO失效模型中網(wǎng)格尺寸修正曲線與剪切/雙拉修正系數(shù)設(shè)置方法時(shí)，不同網(wǎng)格尺寸仿真模型對(duì)于0.45～0.57應(yīng)力三軸度區(qū)間的失效預(yù)測(cè)結(jié)果存在較大差異。采用新的網(wǎng)格尺寸修正設(shè)置方法時(shí)，可以有效提高不同網(wǎng)格尺寸模型仿真預(yù)測(cè)結(jié)果一致性。

標(biāo)準(zhǔn)k-ε： 工程中應(yīng)用最廣泛；穩(wěn)定且相對(duì)精確；包括可壓縮、浮力、燃燒等子模型； 必須使用壁面函數(shù)；在流動(dòng)有強(qiáng)分離、大壓力梯度情況下結(jié)果不太準(zhǔn)確。 2. RNG k-ε： 對(duì)更復(fù)雜的剪切流來說比標(biāo)準(zhǔn)k-ε表現(xiàn)更好，比如剪切流，旋渦和分離流； 旋流修正；解決低雷諾數(shù)下的differential viscosity模型。 3.

修正的二次 Tri 和 Tet 單元：適應(yīng)于接觸分析和大變形大應(yīng)變場(chǎng)景，在 Abaqus/Explicit 中應(yīng)選擇修正的 Tet 單元 C3D10M，在 Abaqus/Standard 中可以選擇 C3D10，但如果有大的塑性變形或模型中存在接觸，也應(yīng)選擇修正的 Tet 單元 C3D10M。

因此，分析中常對(duì)波動(dòng)信號(hào)最大頻率作截?cái)嗵幚恚云谇蟮糜?jì)算效率與求解精度兩者間的合理平衡； 基線修正：波動(dòng)信號(hào)頻繁特征復(fù)雜，其中的長(zhǎng)周期成分可能會(huì)導(dǎo)致地基模型整體出現(xiàn)平動(dòng)漂移現(xiàn)象，這部分對(duì)工程安全無影響的位移應(yīng)予以剔除，此即為基線修正的基本原理。

這個(gè)模型的優(yōu)勢(shì)在于，它不是簡(jiǎn)單地給宏觀應(yīng)力-應(yīng)變曲線加一個(gè)溫度修正系數(shù)，而是從晶體滑移層面描述溫度對(duì)材料響應(yīng)的影響。換句話說，它可以同時(shí)分析宏觀應(yīng)力變化、微觀滑移活動(dòng)、織構(gòu)演化、局部應(yīng)變集中和熱軟化機(jī)制。因此，它比普通經(jīng)驗(yàn)型熱塑性模型更適合用于多晶材料溫成形模擬。作者首先利用 AA5754 鋁合金在 25 ℃、148 ℃、204 ℃ 和 232 ℃ 下的單軸拉伸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)定溫度相關(guān)硬化參數(shù)。

2.2 橫向剪切鎖定的消除：ANS 對(duì)的修正 橫向剪切應(yīng)變（）是出平面彎曲中的主要誤差來源。傳統(tǒng)單元因假設(shè)剪切應(yīng)變?cè)趩卧獌?nèi)均勻分布，導(dǎo)致彎曲時(shí)剪切能虛假增大（剪切鎖定）。ANS 采用邊中點(diǎn)采樣 + 線性插值修正：橫向剪切應(yīng)變被插值為： 為單元邊中點(diǎn)（）的剪切應(yīng)變采樣值，為（）的采樣值。

因此，分析中常對(duì)波動(dòng)信號(hào)最大頻率作截?cái)嗵幚恚云谇蟮糜?jì)算效率與求解精度兩者間的合理平衡； 基線修正：波動(dòng)信號(hào)頻繁特征復(fù)雜，其中的長(zhǎng)周期成分可能會(huì)導(dǎo)致地基模型整體出現(xiàn)平動(dòng)漂移現(xiàn)象，這部分對(duì)工程安全無影響的位移應(yīng)予以剔除，此即為基線修正的基本原理。