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本文利用ABAQUS UMAT子程序，簡單實現(xiàn)了混凝土受拉狀態(tài)下的破壞。本構(gòu)模型的實現(xiàn)算法摘抄自DeBorst的書籍《Nonlinear Finite Element Analysis of Solids and Structures》，基本如下： 為了簡化模型，筆者將書中損傷部分做了簡化，不再采用損傷屈服面進行判定。

之前材料壓潰斷裂一直用Ls-dyna計算的，但考慮Abaqus利用Python參數(shù)化建模的優(yōu)越性，所以采用Abaqus分析材料的壓潰斷裂。對標Ls-dyna的雙線性塑性材料模型MAT-24，考慮失效應(yīng)變這一個斷裂指標。

插件介紹 Random Sphere RVE 3D (Mesh) - AbyssFish 插件可在Abaqus生成三維具備周期性邊界條件(Periodic Boundary Conditions, PBC)的隨機球體骨料及骨料-水泥界面過渡區(qū)(Interfacial Transition Zone, ITZ)模型。

SpheroPAK3D一款適用于Abaqus快速生成球形夾雜和多孔材料的開源Abaqus插件，并施加周期性邊界條件，如拉伸，壓縮，簡單剪切等。基于該插件截面如圖：支持定義球形夾雜或多空模型，支持孔洞或者球形直徑的定義，邊界條件的施加，以及對應(yīng)的孔洞或球形夾雜的體積分數(shù)。運行后生成夾雜物和多空RVE模型如下：生成的同時，該模型自動生成周期性邊界條件。

將插件文件夾復(fù)制至Abaqus插件目錄abaqus_plugins，例如：D:\ABAQUS2023\product\win_b64\code\python2.7\lib\abaqus_plugins4.2. 啟動Abaqus，無需預(yù)先創(chuàng)建模型。

周期性邊界條件表觀上可理解為： RVE模型進行無窮多次陣列，即得到完整的模型，這里陣列方向可是兩個或三個：（1）比如織物復(fù)合材料（有基體），就需要是三個方向；（2）若是二維織物材料（沒有基體），只需要進行兩個方向，一般施加的載荷也是在這個平面內(nèi)，比如拉伸，壓縮，剪切等，但如果進行面外彎曲和扭轉(zhuǎn)也是可以的；（3）兩個方向的還有一個最簡單的，一個平面正方形板，加上周期性邊界條件，那就可以得到一個無限大的平板

圖2 跨尺度模型的數(shù)值程序圖2給出了跨尺度模型的整體數(shù)值程序。數(shù)值程序可以簡單地介紹如下。(一)開始跨尺度預(yù)測。(b)使用CACPFEM為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型生成數(shù)據(jù)樣本(第4.4.1節(jié))。(c)通過反向傳播Marquardt-Levenberg算法用數(shù)據(jù)樣本訓練人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并用相關(guān)指數(shù)評估人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(第4.4.2節(jié))。

視頻鏈接：UD單胞細觀建模插件使用視頻教程_培訓課程_abaqus建立rve ABAQUS仿真rve-技術(shù)鄰為了安裝方便，這里新增了安裝包，雙擊運行，路徑采用默認就行。并為防止特殊情況，這里也提供了壓縮包，可以通過傳統(tǒng)安裝方式進行解壓安裝。

實時可視化預(yù)覽： 網(wǎng)頁右側(cè)提供 3D 實時渲染，調(diào)整左側(cè)參數(shù)后，模型形態(tài)即刻更新，真正實現(xiàn)“所見即所得”。 多格式導(dǎo)出： 生成的模型支持導(dǎo)出為坐標數(shù)據(jù)、拓撲連接信息等，方便后續(xù)導(dǎo)入 ABAQUS、ANSYS 或自編的有限元/晶體塑性（CPFEM）程序中。【操作流程：三步搞定】 第一步：設(shè)定全局參數(shù)。 在左側(cè)面板選擇晶粒總數(shù)及 RVE 尺寸。 第二步：精修幾何特征。

對于每種微觀結(jié)構(gòu)重構(gòu)RVE模型，開展線彈性有限元仿真、采集材料剛度，包括纖維剛度、基體剛度和復(fù)合材料剛度，然后用這個訓練數(shù)據(jù)集來開展DMN離線訓練，以得到優(yōu)化的DMN網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，在完成離線訓練后，再對四個經(jīng)過訓練的DMN網(wǎng)絡(luò)進行簡單的參數(shù)插值，就可以快速地生成與新的材料微觀結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的新的DMN網(wǎng)絡(luò)。這里新的微觀結(jié)構(gòu)可包含在離線訓練階段，沒有接觸過的纖維取向或體積分數(shù)。

平面（厚度方向一層單元）（2）ebsd沿著厚度Z方向進行伸長（多層單元柱狀晶）（3）隨機擠壓生合成的三維虛擬RVE（4）根據(jù)FIB后的的三維真實的晶體模型在簡單拉伸過程中的差異，為不同目的的晶體的建模提供了良好的指導(dǎo)作者的研究思路第一步：根據(jù)實驗獲得二維的ebsd和三維的分層ebsd，根據(jù)結(jié)果，使用dream 3d軟件進行模型重構(gòu),并施加簡單拉伸的變形條件

對于每種微觀結(jié)構(gòu)重構(gòu)RVE模型，開展線彈性有限元仿真、采集材料剛度，包括纖維剛度、基體剛度和復(fù)合材料剛度，然后用這個訓練數(shù)據(jù)集來開展DMN離線訓練，以得到優(yōu)化的DMN網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，在完成離線訓練后，再對四個經(jīng)過訓練的DMN網(wǎng)絡(luò)進行簡單的參數(shù)插值，就可以快速地生成與新的材料微觀結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的新的DMN網(wǎng)絡(luò)。這里新的微觀結(jié)構(gòu)可包含在離線訓練階段，沒有接觸過的纖維取向或體積分數(shù)。

圖7 用于計算RVE中SAFs的ABAQUS-Python代碼腳本流程圖 根據(jù)文獻中RVE模型的分析結(jié)果，可以將RVE各點的微觀應(yīng)力分布視為SAFs，如圖8和圖9所示。 圖8 纖維參考點中的SAFs圖9 基體參考點中的SAFs 利用ABAQUS/Explicit軟件建立了相應(yīng)碳纖維復(fù)合材料的鉆孔三維有限元模型。

模型展示 插件可基于隨機生長四參數(shù)法生成具有周期性邊界條件（Periodic Boundary Condition，PBC）的代表性體積單元（Representative Volume Elementary，RVE）模型等。 可將生成的模型創(chuàng)建網(wǎng)格部件后刪除孔隙單元來實現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)并進行模擬分析。