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JC漸進(jìn)損傷本構(gòu)是研究切削中的重要本構(gòu)模型，主要包括材料硬化和損傷兩部分：其中，原始JC的硬化部分本構(gòu)為； 材料屈服應(yīng)力的硬化解耦為三部分獨(dú)立的效應(yīng)：應(yīng)變硬化、應(yīng)變率硬化以及熱軟化。

<p>本案例提供一個(gè)VUMAT子程序，用于近似復(fù)刻Abaqus自帶3維摩爾庫(kù)倫本構(gòu)退化Tresca準(zhǔn)則。通過一個(gè)椎體勻速貫入案例予以驗(yàn)證VUMAT子程序有效性和效率。方便用戶在此子程序基礎(chǔ)上進(jìn)行更為復(fù)雜的土體強(qiáng)度參數(shù)調(diào)整，構(gòu)建更為復(fù)雜的本構(gòu)模型。附三個(gè)時(shí)刻Mises應(yīng)力場(chǎng)對(duì)比結(jié)果。

在考慮混凝士等準(zhǔn)脆性材料的非彈性力學(xué)行為方面，連續(xù)損傷力學(xué)模型可以通過不同的方式來描述材料剛度和強(qiáng)度的退化以及單邊效應(yīng)。真正意義上的彈塑性損傷本構(gòu)模型：不僅考慮卸載時(shí)不可恢復(fù)塑性變形的影響，而且還應(yīng)該考慮損傷和塑性的雙向耦合效應(yīng)。

JC本構(gòu)模型以及umat和vumat子程序?qū)W習(xí)資料匯總(鏈接合集),省去大家尋找資料的麻煩.部分資料免費(fèi),付費(fèi)資料自行斟酌是否值得購(gòu)買,本鏈接不負(fù)責(zé).JC本構(gòu)參數(shù)標(biāo)定參數(shù)反演以及二次開發(fā)相關(guān)資料整理(uamtvumat).docx

對(duì)于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的模擬，在<a href="/major/ABAQUS中，集成了二維Hashin失效準(zhǔn)則與多種損傷演化準(zhǔn)則，但缺少三維的復(fù)合材料本構(gòu)模型。參考一篇已發(fā)表的SCI文章，使用Fortran語言建立三維平紋織物復(fù)合材料彈塑性、漸進(jìn)損傷本構(gòu)模型-Vumat子程序。平紋織物復(fù)合材料在1方向和2方向絲束性能近似相同。

一、ABAQUS自帶Tresca本構(gòu)與VUMAT對(duì)比 二、Tresca本構(gòu)模型介紹 以下， 粗體符號(hào)表示向量或矩陣，上標(biāo)“T”表示向量轉(zhuǎn)置。 當(dāng)屈服函數(shù)f（σ）的值為零時(shí)，材料屈服。這里σ是應(yīng)力張量（為列矩陣）。

Johnson-Cook本構(gòu)模型形式簡(jiǎn)單、精度高、實(shí)用性強(qiáng)，被用來描述材料在不同溫度及不同應(yīng)變率下的力學(xué)行為，并在商業(yè)有限元軟件中得到了廣泛的應(yīng)用，其公式： 2 VUMAT有限元基礎(chǔ)見附件1 ABAQUS有限元基礎(chǔ).docx

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。本構(gòu)模型采用經(jīng)典老演員JC模型描述本案例的彈塑性本構(gòu)： 為了模擬結(jié)構(gòu)破壞，采用如下準(zhǔn)則判斷單元完全失效，滿足其一即可：（1）材料Mises應(yīng)力達(dá)到極限值；（2）材料極限應(yīng)變達(dá)到極限值。

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：

線性退化示意圖 至此，平紋復(fù)合材料的本構(gòu)介紹完畢，隨后就是將這些公式利用fortran語言寫成VUMAT代碼。詳細(xì)VUMAT后臺(tái)私信。

此外作者的通過SVD奇異值分解方案的率無關(guān)數(shù)值框架的計(jì)算效率相對(duì)率無關(guān)高一些，而作者對(duì)于umat隱式實(shí)現(xiàn)方案的一致性雅可比通過引入小的率相關(guān)系數(shù)實(shí)現(xiàn)的近似雅可比方案。顯示vumat則不需要雅可比。基于作者數(shù)值方案，這里使用SVD奇異值把率相關(guān)模型改為對(duì)應(yīng)的率無關(guān)模型（采用顯示vumat進(jìn)行實(shí)現(xiàn)）。

對(duì)于不可壓縮橡膠材料，小應(yīng)變時(shí)，其剪切模量與材料系數(shù)的關(guān)系如下： 代入式（4）可得： 因此，在知曉G和E的前提下，僅需確定C2/C1即可得到Mooney?Rivlin模型的本構(gòu)參數(shù)，G和E可通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)公式結(jié)果獲取，問題轉(zhuǎn)化為確定C2/C1的值。

在檢查時(shí)，傳入vumat的totalTime和stepTime都為0，根據(jù)用戶給定的本構(gòu)關(guān)系，程序進(jìn)行計(jì)算并得到初始的穩(wěn)定時(shí)間增量。如果這個(gè)穩(wěn)定時(shí)間增量太大，就會(huì)導(dǎo)致計(jì)算不穩(wěn)定（不收斂），所以需要給出彈性的計(jì)算過程，以保證得到一個(gè)比較合適的初始穩(wěn)定時(shí)間增量。

將UMAT改寫為VUMAT需要從以下方面考慮：（1）UMAT是在積分點(diǎn)上調(diào)用的，而VUMAT一次調(diào)用會(huì)計(jì)算很多個(gè)積分點(diǎn)上的變量，需要對(duì)子程序接口形式進(jìn)行修改；（2）Huang本構(gòu)中的轉(zhuǎn)動(dòng)張量DROT是用于對(duì)滑移面和滑移方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的，在UMAT中，Abaqus會(huì)提供轉(zhuǎn)動(dòng)張量DROT，在VUMAT中，子程序接口沒有提供DROT，需要通過VUMAT傳入的變形梯度更新滑移面和滑移方向；（3）顯示分析采用了

1 陶瓷本構(gòu)模型簡(jiǎn)介陶瓷是一種典型的脆性材料，可采用Wilkins、Rajendran-Grove、Johnson-Holmquist（JH）和Deshpande-Evans本構(gòu)模型描述其在高應(yīng)變率加載下的響應(yīng)情況，其中JH模型是目前數(shù)值計(jì)算領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的陶瓷本構(gòu)模型，如圖1所示。

本文參考了十篇左右文章，基于Abaqus/Explicit，建立了復(fù)合材料漸進(jìn)損傷本構(gòu)模型并編寫了VUMAT子程序，包括彈性階段、基于應(yīng)力的三維HASHIN初始損傷準(zhǔn)則、線性損傷演化。計(jì)算流程如下圖所示。

一．接口程序的目的 希望通過接口程序，直接將UMAT轉(zhuǎn)化為VUMAT子程序進(jìn)行調(diào)用。這樣對(duì)于現(xiàn)有的UMAT材料本構(gòu)子程序，當(dāng)需要在ABAQUS/Explicit中調(diào)用該本構(gòu)模型時(shí)，無需費(fèi)時(shí)費(fèi)力重新編寫出VUMAT。 友情提示：在學(xué)習(xí)本程序前請(qǐng)先學(xué)習(xí)UMAT和VUMAT的知識(shí)，否則無法理解本程序！