19Abaqus累积损伤与失效解析

(完好版)19.Abaqus积累伤害与无效分析(完好版)19.Abaqus积累伤害与无效分析PAGEPAGE52(完好版)19.Abaqus积累伤害与无效分析PAGE第19章积累伤害与无效

总结

本章主要解说积累伤害与无效的概论、塑性金属资料的积累伤害与无效和纤维增强复合资料的积累伤害与无效。此中要点内容有：

塑性金属资料伤害萌发准那么，包含有：塑性准那么、Johnson-Cook准那么、剪切准那么、成形极限图准那么、成形极限应力争准那么、M-K准那么和M-S成形极限图准那么，此中M-K准那么较难理解。

塑性金属资料的演化规律，包含有：鉴于有效塑性位移的伤害演化规律和鉴于能量耗散理论的伤害演化规律。

塑性金属资料无效后网格中单元的移除，此中壳单元的移除较难理解。

纤维增强复合资料伤害萌发准那么，包含有：纤维拉伸断裂、纤维压缩屈曲和扭结、基体拉伸断裂和基体压缩破裂。

纤维增强复合资料伤害的演化，四种无效模式〔纤维拉伸无效、纤维压缩无效、基体拉伸断裂无效和基体压缩破裂无效〕均鉴于能量耗散理论，并对应不一样的伤害变量，此中伤害变量的求解比较繁琐。1第19章积累伤害与无效

目录

19积累伤害与无效剖析3积累伤害与无效概括3积累伤害与无效3金属塑性资料的伤害与无效6金属塑性资料伤害与无效概论6金属塑性资料伤害初始阶段8塑性金属资料的伤害演化与单元的移除24纤维增强复合资料的伤害与无效3519.3.1纤维增强复合资料的伤害与无效：概论35纤维增强复合资料的伤害初始产生38伤害演化与纤维增强复合资料的单元去除412第19章积累伤害与无效积累伤害与无效剖析积累伤害与无效概括积累伤害与无效Abaqus供给了以下资料模型来展望积累伤害与无效：1〕塑性金属资料的积累伤害与无效：Abaqus/Explicit拥有成立塑性金属资料的积累伤害与无效模型的功能。此功能能够与theMises,Johnson-Cook,Hill,和Drucker-Prager等塑性资料本构模型一同使用〔塑性资料的伤害与无效概论，节〕。模型中供给多个伤害萌发的参数标准，此中包含塑性准那么、剪切准那么、成形极限图〔FLD〕、成形极限压力争(FLSD)，MSFLD和M-K等标准。依据过去的伤害规律可知，伤害开始形成后，资料的强度会愈来愈弱。积累伤害模型对于资料刚度的光滑减弱是同意的，这在准静态和动向环境中都同意，这也是优于动向无效模型的有益条件〔动向无效建模，节〕。2〕纤维增强资料的积累伤害与无效：Abaqus拥有纤维增强资料的各向异性伤害的建模功能〔纤维增强资料的伤害与无效概论，节〕。假定未伤害资料为线弹性资料。因为该资料在伤害的初始阶段没有大批的塑性变形，所以用来展望纤维增强资料的伤害行为。Hashin标准最开始用来展望伤害的产生，而伤害演化规律鉴于伤害过程和线性资料融化过程中的能量耗散理论。此外，Abaqus也供给混凝土伤害模型，动向无效模型和在粘着单元以及连结单元中进行伤害与无效建模的专业功能。本章节给出了积累伤害与无效的概论和伤害产生与演变规律的观点简介，并且仅限于塑性金属资料和纤维增强资料的伤害模型。伤害与无效模型的通用框架Abaqus供给资料无效模型的通用建模框架，此中同意同一种的资料应用多种无效体制。资料无效就是由资料刚度的渐渐减弱而惹起的资料担当载荷的能力完好丧失。刚度渐渐减弱的过程采纳伤害力学建模。为了更好的认识Abaqus中无效建模的功能，考虑简单拉伸测试中的典型金3第19章积累伤害与无效属样品的变形。如图中所示，应力应变图显示出明确的区分阶段。资料变形的初始阶段是线弹性变形〔a-b段〕，以后跟着应变的增强，资料进入塑性折服阶段〔b-c段〕。超出c点后，资料的承载能力明显降落直到断裂〔c-d段〕。最后阶段的变形仅发生在样品变窄的地区。C点说明资料伤害的开始，也被称为伤害开始的标准。超出这一点以后，应力-应变曲线〔c-d〕由局部变形地区刚度减弱进展决定。依据伤害力学可知，曲线c-d能够当作曲线c-d‘的衰减，曲线c-d‘是在没有伤害的状况下，资料应当依照的应力-应变规律曲线。金属样品典型的轴向应力-应变曲线所以，在Abaqus中无效体制的详尽说明里包含四个显然的局部：资料无伤害阶段的定义〔如图中曲线a-b-c-d‘〕伤害开始的标准〔如图中c点〕伤害展开演变的规律〔如图中曲线c-d〕单元的选择性删除，因为一旦资料的刚度完好减退就会有单元从计算中移除〔如图中的d点〕。对于这几局部的内容，我们会对金属塑性资料〔金属塑性资料的伤害与无效概论，节〕和纤维增强资料〔纤维增强切合资料的伤害与无效概论，节〕进行分开议论。网格依靠性在连续介质力学中，往常是依据应力-应变关系成立资料本构模型。当资料表现出致使应变局部化的应变融化行为时，有限元剖析的结果带有激烈的网格依靠4第19章积累伤害与无效性，能量的耗散程度取决于网格的精简程度。在Abaqus中所有可使用伤害演化模型都使用减少网格依靠性的公式。这是经过在公式中引入特色长度来实现的，特色长度作为一个应力-位移关系能够表达本构关系中融化局部，它与单元尺寸有关系。在此状况下，伤害过程中耗散的能量不是由每个单位体积权衡，而是由每个单位面积权衡。这个能量值作为此外一个资料参数，用来计算资料发生完好伤害时的位移。这是与资料断裂力学中临界能量开释率的观点一致的。此公式保证了适合能量的耗散以及最大程度减少网格的依靠。5第19章积累伤害与无效金属塑性资料的伤害与无效金属塑性资料伤害与无效概论金属塑性资料的初始伤害金属塑性资料伤害的展开规律及单元的移除金属塑性资料伤害与无效概论产品：Abaqus/ExplicitAbaqus/CAE参照：积累伤害与无效，节金属塑性资料的初始伤害，节金属塑性资料伤害的展开规律及单元的移除，DAMAGEINITIATIONDAMAGEEVOLUTION伤害的定义，Abaqus/CAE使用手册〔网络HTML译本〕节概论Abaqus/Explicit拥有成立金属塑性资料伤害与无效的模型的功能。在大部分状况下，此模型需要以下说明：未伤害状况下资料的弹塑性响应〔“典型金属塑性〞节〕伤害初始阶段标准〔“塑性金属的伤害萌发,〞第节)伤害展开变化规律，包含单元移除的选择性〔“塑性金属的伤害演化与单元移除,〞第节)节“积累伤害与无效〞中已经给出了Abaqus中积累伤害与无效通用框架的纲要。本节将给出金属塑性资料的伤害初始阶段和伤害展开变化规律的概论。此外，Abaqus/Explicit供给了合用于高应变率动力学识题的动向无效模型。〔“动向无效模型〞，节〕伤害产生的判断准那么6第19章积累伤害与无效Abaqus/Explicit供给多种金属塑性资料产生伤害时的判断标准，每一个都与资料无效的不一样种类有关。判断准那么能够分为以下类型：金属资料伤害破坏产生的断裂准那么，包含塑性和剪切标准。金属片的伤害破坏的颈缩失稳准那么，包含用于板料成形性能评估的成形极限图〔FLD,FLSD和MSFLD〕和考虑了变形历史的，用于定量展望钣金不稳固性的Marciniak-Kuczynski(M-K)标准。这些准那么将在节“金属塑性资料伤害破坏的产生〞中介绍。每一个伤害破坏产生准那么都有对应变化的输出来显示在剖析过程中能否抵达了此标准。一个大于或等于的值说明已经抵达此发生准那么。对一种给定资料能够规定不仅一种伤害破坏准那么。假如对同一种资料规定多种伤害破坏准那么，那么这些准那么是互相独立的。一旦抵达了某个伤害产生准那么，资料刚度就会依照此准那么规定的伤害展开规律渐渐衰减，可是假定没有规定伤害展开规律，资料刚度那么不衰减。没有规定伤害展开规律的无效体制被以为是无效的。Abaqus/Explicit将会计算仅用于输出的无效体制中的伤害发生标准，可是此体制对资料响应没有影响。输入文件的使用：使用下边选项定义每个伤害破坏产生的准那么〔能够重复使用定义多个准那么〕*DAMAGEINITIATION,CRITERION=criterion1Abaqus/CAE的使用：属性模块〔Propertymodule〕：材质编写器〔materialeditor〕：Mechanical→DamageforDuctileMetals→criterion资料伤害演化规律资料伤害演化规律描绘了当抵达相应的伤害破坏产生准那么时资料刚度的衰减速度。对于金属塑性资料的伤害破坏，Abaqus/Explicit假定与每一个有效失效体制有关的资料刚度的衰减能够用标量伤害变量di〔iNact〕来建模,Nact代表一系列有效的无效体制。在剖析中的任何时刻，资料的应力张量都用标量伤害方程式表示。式中D为全局伤害变量，表示在没有伤害的状况下计算出的应力张量，也就是在没有伤害状况下资料内存在的应力。当D=1时资料就失掉了承受载荷的7第19章积累伤害与无效能力。默认状况下，当任何一处集成地点的剖分点失掉其承受载荷的能力时，一个单元会从网格中移除。全局伤害变量D遇到所有有效体制的联合影响，并依据设置规那么，依照独立伤害变量di来计算。Abaqus支持塑性金属资料不一样伤害演化规律的模型，并供给对于因资料无效致使的单元移除的控制，如“Damageevolutionandelementremovalforductilemetals,〞中节所述。所有能够使用的模型都旨在缓解伤害积累过程中因为局部应力惹起的计算结果的激烈网格依靠性。输入文件的使用：在*DAMAGEINITIATION语句后边使用以下的语句来定义伤害演化规律：*DAMAGEEVOLUTIONAbaqus/CAE的使用：属性模块〔Propertymodule〕：材质编写器〔materialeditor〕：Mechanical→DamageforDuctileMetals→criterion:SuboptionsDamageEvolution单元Abaqus/Explicit中，金属塑性资料无效建模功能能够用于所有的单元，包含有平动自由度的机械行为单元。对于温度和位移耦合单元，资料的热特征是不受资料刚度积累伤害影响的，除非单元移除的状况出现，此时单元热学特征的影响也被删除。金属片的伤害破坏的颈缩失稳准那么〔FLD、FLSD、MSFLD和M-K〕只合用于有机械行为并使用平面应力计算公式〔平面应力单元、壳单元、连续壳体、膜单元〕的单元。金属塑性资料伤害初始阶段产品：Abaqus/ExplicitAbaqus/CAE参照：积累伤害与无效，节DAMAGEINITIATION伤害的定义，Abaqus/CAE使用手册〔网络HTML译本〕节概论8第19章积累伤害与无效金属塑性资料伤害破坏萌发阶段建模功能：用来展望金属资料伤害开始，包含冲、挤压和锻造的金属等资料。节“塑性金属的伤害演化与单元移除,〞中所述，与塑性金属资料的伤害演化规律模型联合使用。允很多个伤害破坏产生准那么的定义。包含塑性准那么、剪切准那么、成形极限图〔FLD〕、成形极限压力争(FLSD)，MSFLD和M-K等伤害产生的准那么。能够与Mises和Johnson-Cook塑性本构(塑性、剪切、FLD、FLSD、MSFLD和M-K)一同使用。能够与Hill和Drucker-Prager塑性本构〔塑性、剪切、FLD、FLSD、MSFLD〕一同使用。金属资料伤害破坏产生的断裂准那么致使金属塑性资料断裂的两个主要体制：由节点的集中，增添与接合致使韧性断裂；由局部剪切带惹起的剪切断裂。鉴于现象学观察根基，这两个体制要求不一样形式的伤害破坏发生准那么〔Hooputraetal.,2004〕。Abaqus/Explicit支持的这些准那么的功能形式将在下边议论。如节“塑性金属的伤害演化与单元移除,〞中所述，这些准那么能够与塑性金属资料的伤害演化规律模型联合使用进行金属塑性资料断裂模型的成立。〔参照Abaqus手册中节，例子“Progressivefailureanalysisofthin-wallaluminumextrusionunderquasi-staticanddynamicloads。〞〕塑性准那么塑性准那么是用来展望由节点的集中，增添与接合致使的伤害开始发生的现象学模型。模型中假定伤害开始时的等效塑性应变Dpl是对于三维应力和应变率的.pl函数:Dpl(,)p/q是应力三轴度，p是指压应力，q是Mises等效应力，pl式中D是等效塑性应变率。当下边的状况成即刻就抵达了伤害开始发生的准那么：9第19章积累伤害与无效式中wD是跟着塑性变形增添而单一递加的状态变量。剖析过程中的每一次递加，增添量wD是按以下式子计算的：塑性准那么能够与Mises,Johnson-Cook,Hill,和Drucker-Prager塑性模型一同使用，包含状态方程。输入文件的使用：应用以下选项作为一个列表功能来指定伤害开始时的等效塑性应变，列表中包含应力三轴度、应变速率和可选择性的参加温度和预约义的场变量。*DAMAGEINITIATION,CRITERION=DUCTILE,DEPENDENCIES=nAbaqus/CAE的使用：属性模块〔Propertymodule〕：材质编写器〔materialeditor〕：Mechanical→DamageforDuctileMetals→DuctileDamageJohnson-Cook准那么Johnson-Cook准那么是塑性判据的一种特别状况，此中伤害开始时的等效塑性应变Dpl有以下形式：.式中d1d5是无效参数，0是参照应变率，为无量纲温度，其定义为：式中为目前温度，melt为溶化温度，transition是转变温度，等于或低于转变温度时就不再有依靠伤害应变Dpl的温度。资料参数一定在等于或许低于转变温度的10第19章积累伤害与无效环境下测得。Johnson-Cook准那么能够与Mises,Johnson-Cook,Hill,和Drucker-Prager塑性模型一同使用，包含状态方程。当与Johnson-Cook塑性模型一同使用时，设置的融化温度和转变温度的值应当保持与塑性模型中的值一致。Johnson-Cook伤害开始发生准那么也能够与任何其余的准那么一同使用，包含塑性准那么；每个发生准那么都互相独立。输入文件的使用：使用下边的选项定义Johnson-Cook伤害开始发生准那么中的参数。*DAMAGEINITIATION,CRITERION=JOHNSONCOOKAbaqus/CAE的使用：属性模块〔Propertymodule〕：材质编写器〔materialeditor〕：Mechanical→DamageforDuctileMetals→Johnson-CookDamage剪切准那么剪切准那么是用来展望由局部剪切带惹起的伤害破坏开始产生的现象学模型。此模型假定伤害开始时的等效塑性应变Dpl是剪应力比和应变率的函数：式中s(qksp)/mas为剪应力比，mas为最大剪应力，ks是资料参数。铝的ks典型值为ks〔Hooputraetal.,2004〕。当下式知足时就抵达了伤害破坏开始的剪切准那么：式中ws是跟着塑性变形单一递加的状态变量，而塑性变形与等效塑性应变的增量成正比。计算过程中每次递加，ws的增量由下式计算：剪切准那么能够与Mises,Johnson-Cook,Hill,和Drucker-Prager塑性模型一同使用，包含状态方程。11第19章积累伤害与无效输入文件的使用：应用下边的选项设置ks，并用包含剪应力比、应变率、选择性的含有温度和预约义场变量的表格定义伤害开始发生时的等效塑性应变。*DAMAGEINITIATION,CRITERION=SHEAR,KS=,DEPENDENCIES=nAbaqus/CAE的使用：属性模块〔Propertymodule〕：材质编写器〔materialeditor〕：Mechanical→DamageforDuctileMetals→ShearDamage金属薄片失稳的伤害破坏发生准那么颈缩失稳是金属薄片变形过程中的决定性要素：局部颈缩地区的尺寸能够抵达薄片厚度的程度，局部的颈缩会很快致使资料无效。局部颈缩不可以使用在钣金变形计算中使用的传统壳单元来建模，因为颈缩尺寸能够抵达单元厚度的程度。Abaqus/Explicit供给了四种展望钣金颈缩失稳伤害开始的准那么：成形极限图FLD〕、成形极限压力争(FLSD)，MSFLD和M-K等伤害产生准那么。这些准那么只合用于平面应力计算单元〔平面应力单元、壳单元、连续壳单元和薄膜单元〕。对于其余种类的单元，Abaqus/Explicit忽视此类准那么。颈缩失稳伤害开始准那么能够与伤害演化模型〔“塑性金属的伤害演化与单元移除,〞节〕一同使用来说明由颈缩惹起的伤害。典型的应变为形极限图〔FLDs〕依靠于变形路径。变形模型的变化可能惹起极限应变水平的很大改变。所以，假如剖析中应变路径是非线性的，那么就要当心使用FLD伤害产生准那么。在实质工业应用中，应变路径会因为多步成型操作、复杂形状的工具和界面摩擦等要素发生很大的变化。对于高度非线性应变路径的问题，Abaqus/Explicit供给了其余三种伤害开始发生准那么:成形极限应力争〔FLSD〕准那么、Müschenborn-Sonne成型极限图〔MSFLD〕准那么和Marciniak-Kuczynski(M-K)准那么。这些FLD伤害开始产生准那么的代替准那么旨在减少负载路径的依靠性。Abaqus/Explicit中所实用于展望钣金伤害开始的有效准那么的特征将在下边介绍。成形极限图〔FLD〕准那么成形极限图是很有效的观点，BackofenKeeler(1964)介绍此观点用来确立资料颈缩失稳前能够承受的变形程度。钣金颈缩前能够承受的最大应变就是成形极限应变。成形极限图是成形极限应变在对数应变下的画图。在随后的议论中，主要和次要的极限应变分别指平面内主要极限主应变的最大值和最小值。主要极12第19章积累伤害与无效限应变常常作为纵坐标而次要应变作为横坐标，以下列图。将变形不稳固的状态点连结成的曲线，就称为成形极限曲线〔FLC〕.FLC曲线就说了然一种资料的成形性能。Abaqus/Explicit数值计算出的应变与FLC曲线比较来确立剖析成形过程的可行性。成形极限图〔FLD〕成形极限图伤害开始发生准那么要求以表格的形式给出FLC的说明，表格中包含伤害开始时的最大主应变和次要主应变，并且选择性给出温度和预约义场变量FLDmajor(minor,,fi)。FLD伤害开始准那么在wFLD1状况下使用，式中变量wFLD是目前变形状态函数，被定义为最大主应变率major与依据目前的次要主应变minor，温度和预约义场变量fi估量出的FLC曲线上的主要极限应变的比值：比如，图中A点变形状态，伤害开始发生准那么计算为ABwFLDmajor/major1假如次要应变的值高出了表格中设定的范围，Abaqus/Explicit将会经过假定曲线终点处的斜率保持恒定的方式把FLC上的主要极限应变的值外推。对于温度和场变量的外推法依照标准老例：高出温度和场变量规定的范围后属性被假定是不变的〔参照“Materialdatadefinition,〞〕。实验上，FLDs是在钣金双轴向拉伸且没有曲折影响的条件下测得的。但是在曲折载荷下，全局部资料能够抵达比FLC中更大的极限应变。为了防备曲折变形惹起的初期无效，Abaqus/Explicit使用单元厚度中腔处的应变来计算FLD准13第19章积累伤害与无效那么。对于多层的复杂壳构造，准那么在已经定义FLD曲线的每层的中腔处计算，这样保证只考虑双轴向拉伸的影响。所以FLD准那么不合用于曲折载荷下的无效模型，其余的无效模型〔比如塑性无效和剪切无效〕更合适此种载荷。一旦抵达FLD伤害开始准那么，鉴于每点的局部变形，伤害演化就开始在每个单元厚度的质点上独立进行。所以，只管曲折变形不影响FLD准那么的计算，可是可能影响伤害演化的速度。输入文件的使用：应用下边的选项来定义极限主应变，作为次要应变的表格功能。*DAMAGEINITIATION,CRITERION=FLDAbaqus/CAE的使用：属性模块〔Propertymodule〕：材质编写器〔materialeditor〕：Mechanical→DamageforDuctileMetals→FLDDamage成形极限应力争准那么将鉴于应变的FLCs曲线转变为鉴于应力的FLCs曲线，生成的鉴于应力的曲线被以为是遇到应变路径影响最小的〔Stoughton,2000〕，也就是说，与不一样应变路径对应的不一样鉴于应变的FLCS曲线映照成一个鉴于应力的FLC曲线。在展望随意载荷状况下颈缩失稳伤害时，这项性能使成形极限应力争〔FLSDs〕成为比FLDs更好的选择。但是鉴于应力的极限曲线对应变路径的显然独立性可能直接反应了折服强度对塑性变形的较小敏感性。这个主题在学术界中还在议论。FLSD曲线是FLD曲线的应力对应，将局部颈缩开始时对应的最大和最小平面内主应力分别绘制在横、纵坐标轴上。在Abaqus/Explicit中，定义FLSD伤害开始准那么需要说明伤害开始时面内最大主应力，并以表格形式列出头内次要主应力及选择性给出温度和预约义场变量FLSD,,fi)。当知足wFLSD1major(minor时，就抵达了伤害开始的FLSD准那么。变量wFLSD是目前应力状态的函数，被定义为最大主应力major与依据目前的次要主应力minor，温度和预约义场变量fi估算出的FLC曲线上的主要极限应力的比值：假如次要应力的值高出了表格中设定的范围，Abaqus/Explicit将会经过假14第19章积累伤害与无效定曲线终点处的斜率保持恒定的方式把主要极限应力的值外推。对于温度和场变量的外推法依照标准老例：高出温度和场变量规定的范围后属性被假定是不变的〔参照“Materialdatadefinition,〞〕。在以前FLD准那么中议论了一些相像的原由，Abaqus/Explicit应用单元厚度上应力均匀值〔用于多层复杂壳构造时，使用层上的均匀值〕来计算FLSD准那么，忽视曲折变形影响。所以，FLSD准那么不合用于有曲折载荷的无效模型，其余无效模型〔如塑性准那么和剪切准那么〕更合用于这类载荷状况。一旦抵达FLSD伤害开始准那么，鉴于每点的局部变形，伤害演化就开始在每个单元厚度质点上独立进行。所以，只管曲折变形不影响FSLD准那么的计算，可是可能影响伤害演化的速度。输入文件的使用：应用下边的选项来定义极限主应力，作为次要应变的表格功能。*DAMAGEINITIATION,CRITERION=FLSDAbaqus/CAE的使用：属性模块〔Propertymodule〕：材质编写器〔materialeditor〕：Mechanical→DamageforDuctileMetals→FLSDDamageM-K准那么Abaqus/Explicit中可用的另一种精准展望随意载荷路径下成形极限的方法是由Marciniak和Kuczynski在1967年提出的鉴于局局部析的方法。此方法能够与Mises和Johnson-cook塑性模型，包含随动硬化模型一同使用。在M-K剖析中，将虚构厚度缺点当作凹槽来仿真同一片状资料上原有的弊端。因为载荷作用于凹槽的外面，所以变形地区在每个凹槽的内部计算。当凹槽内的形变与名义形变〔凹槽外面〕的比值大过标准值时就以为发生颈缩伤害。以下列图，依照图示凹槽几何模型考虑M-K剖析。数字a表示弊端外面壳单元上的名义地区，b表示单薄的凹槽地区。弊端处的原始厚度与名义厚度的比值为f0l0b/l0a，式中0表示初始值即自由应变状态。凹槽导向与本材料导向1方向的夹角为0o。15第19章积累伤害与无效用于M-K剖析的缺点模型Abaqus/Explicit同意依据与当地资料方向有关的角度来进行厚度弊端的各向异性分派。Abaqus/Explicit第一进行名义地区的应力-应变求解并忽视缺点的存在；而后考虑每个凹槽独自的影响。每个凹槽内的变形地区依据求解相容性方程〔ttbtta〕和均衡方程〔FnnbFnna和FntbFnta〕来计算，式中的n和t分别代表凹槽的法线和切线方向。在均衡方程中Fnn和Fnt表示厚度方向上每单位宽度上的作使劲。假定当凹槽内部形变率与没有凹槽时形变率的比值大于一个临界值时，颈缩失稳伤害开始产生。此外，一旦伤害在一个特定凹槽的局部开始产生，找寻均衡方程和相容性方程的共同解是不行能的；所以，找不到收敛解就说明局部颈缩的产生。Abaqus/Explicit使用下边变形严重程度的公式来评估伤害开始产生准那么。plbfcqplabnnfnnannbntfntant

,，变形强度系数依据给出的凹槽方素来计算并且与临界值对比较。这类计算方法只有在变形增量主要为塑性时才能够使用，假如形变增量为弹性，M-K准那么不可以展望伤害开始。在伤害开始准那么的计算顶用到好多不直接给出的凹槽方向，而按以16第19章积累伤害与无效下方式给出：式中feqcrit,fnncrit,fntcrit是形变严重指数的临界值。当wMK1或找不到均衡方程和相容性方程的收敛解时伤害破坏开始发生。Abaqus/Explicit默认状况下critcritcrit10，我们也能够指定不一样的值。假如这些参数中的一个等feqfnnfnt于零，那么在伤害开始准那么的计算中就不包含其相应的变形强度系数。假如所有的参数等于零，那么M-K准那么只有均衡方程和相容性方程的不收敛解一个标准。参数f0等于被名义厚度分开的虚构缺点处的开始厚度〔如图〕，我们还一定确立在M-K伤害开始发生准那么计算顶用到的缺点数目。假定这些方向依照角度平分。默认状况下Abaqus/Explicit使用与资料1方向成0°，45°，90°和135°的四个缺点。初始缺点尺寸能够由角度方向f0()组成的表格来定义，这支持材料缺点各向异性分派的建模。Abaqus/Explicit使用这个表格来计算每个缺点的厚度，并用于M-K剖析方法的计算。此外，缺点的初始尺寸是初始温度和场变量的函数，这支持缺点的空间不均匀分派。Abaqus/Explicit在剖析开始依据温度和场变量的值来计算缺点初始尺寸。在剖析过程中，缺点初始尺寸保持不变。对于选用f0值的建议是使数字上展望的单轴应变载荷状况〔minor=0〕成形极限与实验结果相般配。虚构凹槽是用来估量颈缩失稳开始的，其实不影响根本单元的结果。一旦抵达颈缩失稳准那么，单元资料属性就依据给定的伤害演化规律减退。输入文件的使用：使用下边的选项来定义相对于名义厚度的缺点开始厚度，名义厚度作为一个表格的功能，包含缺点方向与使用资料方向的主方向所成角度，选择性的包含初始温度和场变量：*DAMAGEINITIATION,CRITERION=MK,DEPENDENCIES=n使用下边的选项定义临界变形强度系数。critcritcrit*DAMAGEINITIATION,CRITERION=MK,FEQ=,FNN=fnn,FNT=fntfcqAbaqus/CAE的使用：属性模块〔Propertymodule〕：材质编写器〔material17第19章积累伤害与无效editor〕：Mechanical→DamageforDuctileMetals→M-KDamageM-K准那么本卷须知：当使用M-K准那么时，整个计算本钱会大批增添。比如，办理三个剖分点经过厚度和四个缺点的壳单元的本钱与不使用M-K准那么对比，增添了约两个要素的本钱。能够经过减少考虑的裂纹方向的数目或增大M-K计算中增量的数目来减少伤害开始准那么的计算本钱。自然，整体计算本钱依靠于使用这个伤害开始准那么的模型的单元数目。使用M-K准那么的一个单元的计算本钱按以下近似因子增添1nimpNincr式中nimp是M-K准那么计算中使用的缺点数目，Nincr是数目增添频次，M-K计算在此值开始。系数是对于好多状况下本钱增添的合理预估，但实质本钱增添可能与此预估不一样。默认状况下，Abaqus/Explicit在每个时间增量的每个缺点长进行M-K计算，Nincr=1。一定保证M-K计算足够屡次的进行，以保证每个缺陷处变形场的精准集成。输入文件的使用：使用以下的选项定义缺点的数目和M-K剖析的频次：*DAMAGEINITIATION,CRITERION=MK,NUMBERIMPERFECTIONS=n,FREQUENCY=impincrAbaqus/CAE的使用：属性模块〔Propertymodule〕：材质编写器〔materialeditor〕：Mechanical→DamageforDuctileMetals→M-KDamage：NumberofimperfectionsandFrequencyMüschenborn-Sonne成形极限图准那么Müschenborn和Sonne在1975年提出了一种方法来展望等效塑性应变根基上对金属板材成形极限的变形路径的影响，假定成形极限曲线代表能抵达的最高等效塑性应变的总和。Abaqus/Explicit利用这一理念的推行，成立金属板材对随意变形路径的颈缩失稳准那么。这类方法要求将本来的成形极限图〔没有预变形影pl响〕从主要应变对次要应变的空间变换到等效塑性变形对主应变率的比率..minor/major的空间。对于线性应变路径，假定塑料可压缩性和忽视弹性应变：18第19章积累伤害与无效pt以下列图，线性的FLD变形路径变换到图〔为常值〕中垂直路径。pt依据MSFLD准那么，当图中的形变状态序列与成形极限图订交时，局部颈缩就开始发生。值得重申的是线性变形路径的FLD和MSFLD表示是同样的，并产生同样的展望。但是，对于随意载荷的状况，MSFLD的表示经过使用计算的等效塑性应变的方式，考虑了变形历史的影响。Abaqus/Explicit中定义MSFLD伤害开始产生准那么，能够直接以一个表格的形式供给伤害开始时的等效塑性应变，表格中包含及选择性包含等效塑性.plpl应变率、温度和预约义场变量MSFLD(,,,fi)。此外，你能够经过表格的功能在传统的FLD曲线形式〔主要应变对次要应变的空间〕下定义曲线.plptmajor(minor,,,fi)。在此状况下，Abaqus会自动将数据变换到格式。图成形极限图由传统FLD表示〔a〕向MSFLD表示〔b〕的变换。线性形变路径变换为垂直路径plwMSFLD表示目前等效塑性应变与曲线上等效塑性应变的比值，曲线上的等效.pl塑性应变是由目前的值、应变率，温度和预约义场变量fi来计算的：19第19章积累伤害与无效pt当wMSFLD1知足时，就抵达了颈缩失稳的MSFLD准那么。当图中形变状态序次与极限曲线订交是颈缩失稳也会发生，这取决于应变方向的忽然改变。图pt说了然这类状况。当由t变化到tt时，图中连结两个点的直线就与成形极限曲线订交。当这类状况发生时，只管MSFLD准那么也抵达了。为了输出，AbaquswMSFLD1设置为抵达准那么的标准。图表示从t到tt的突变过程中，会与极限曲线水平订交，致使颈缩失稳的开始假如的值高出了表格规定的范围，Abaqus/Explicit会扩展颈缩开始时等效塑性应变的值，并假定曲线端点的斜率保持不变。对于应变率、温度和场变量的外推法依照标准老例：高出应变率、温度和场变量规定的范围后属性被假定是不变的〔参照“Materialdatadefinition,〞〕。Abaqus核查手册中第节“塑性金属的积累伤害与无效〞中所议论，鉴于MSFLD准那么的颈缩失稳展望比鉴于Marciniak和Kuczynski标准的展望好很20第19章积累伤害与无效多，并且计算本钱明显减少。但是，在一些状况下，MSFLD准那么可能会高估留在资猜中的成形性能。这会在以下状况下发生，在载荷加载过程中的某段时间，资料抵达特别靠近颈缩失稳点的状态，随后在一个方向上收缩，在此方向上能够保持进一步变形。在这类状况下，MSFLD准那么可能展望的新方向上的节余变形量比Marciniak-Kuczynski标准展望的偏大。但是，这类状况在实质变形应用中其实不是要点，此中成形极限图中的安全系数常用于保证资料状态与颈缩点相距够远。参照Abaqus核查手册中第节“塑性金属的积累伤害与无效〞，进行这两个准那么的比较剖析。在以前FLD准那么中议论了一些相像的原由，Abaqus/Explicit应用单元厚度上应力均匀值〔用于多层复杂壳构造时，使用层上的均匀值〕来计算MSFLD准那么，忽视曲折变形影响。所以，MSFLD准那么不合用于有曲折载荷的无效模型，其余无效模型〔如塑性准那么和剪切准那么〕更合用于这类载荷状况。一旦抵达MSFLD伤害开始准那么，鉴于每点的局部变形，伤害演化就开始在每个单元厚度质点上独立进行。所以，只管曲折变形不影响MSFLD准那么的计算，可是可能影响伤害演化的速度。输入文件的使用:使用下边选项指定一个的表格功能，供给极限等效塑性应变来定义MSFLD伤害开始产生准那么。*DAMAGEINITIATION,CRITERION=MSFLD,DEFINITION=MSFLD使用下边选项指定一个次要应变的表格功能，供给极限主应变来定义MSFLD伤害开始产生准那么。*DAMAGEINITIATION,CRITERION=MSFLD,DEFINITION=FLDAbaqus/CAE的使用:Abaqus/CAE的使用：属性模块〔Propertymodule〕：材质编写器〔materialeditor〕：Mechanical→DamageforDuctileMetals→MSFLDDamage的数值计算..主应变率的比minor/major会因为变形路径的忽然改变而突变。在显示动力学剖析中，需要特别注意防备由数值扰乱惹起的值得非物质跳动，这可能会惹起成形极限曲线上形变状态的交错，致使过早展望颈缩失稳的发生。为了战胜这个问题，Abaqus/Explicit使用下边的公式来计算每个给准时间增量的值，21第19章积累伤害与无效从t到tt：式中，minor和major是平面内应变增量的主要值。系数w〔0<w<=1〕过滤高频振荡的影响。能够直接设定w的值，默认状况下。输入文件的使用：*DAMAGEINITIATION,CRITERION=MSFLD,OMEGA=wAbaqus/CAE的使用:Abaqus/CAE的使用：属性模块〔Propertymodule〕：材质编写器〔materialeditor〕：Mechanical→DamageforDuctileMetals→MSFLDDamage：Omega初始条件有些状况下，我们需要研究早先经受过变形的资料的行为，比如在制造过程中已遇到的变形。对于这样的状况下，最先的等效塑性应变值能够用来指定初始资料的硬化工作状态〔参照“Defininginitialvaluesofstatevariablesforplastichardening〞in“Initialconditions,〞节〕。此外，当初始等效塑性应变大于成形极限曲线上的最小值时，的初始值会在决定MSFLD伤害开始产生准那么在变形序次中能否抵达中起重要作用。所以，在这类状况下的初始值是很重要的。为此，你能够指定塑性应变张量的初始值〔参照“塑性应变的初始值定义〞在“初始条件,〞节〕。Abaqus/Explicit会应用此信息来计算的初始值，为主要塑性应变最大最小值的比值；也就忽视了弹性元件的变形和假定线性变形路径。输入文件的使用:用以下两个选项来定义资料硬化和塑性应变在剖析以前已经产生。*INITIALCONDITIONS,TYPE=HARDENING*INITIALCONDITIONS,TYPE=PLASTICSTRAIN单元在Abaqus/Explicit中，塑性金属资料的伤害开始产生准那么合用于任何单元，包含有机械行为的单元〔有平移自由度的单元〕。22第19章积累伤害与无效钣金颈缩失稳模型〔FLD、FLSD、MSFLD和M-K准那么〕只合用于含有机械行为并使用面应力计算的单元〔比如平面应力单元、壳单元、连续壳单元和膜单元〕。输出文件Abaqus/Explicit中除了使用标准的输出文件，下边的变量在伤害初始产生准那么定义中有特其余意义：ERPRATIO主应变率比率，用于MSFLD伤害初始准那么。SHRRATIO剪应力率s(qksp)/max，用于剪切伤害准那么的计算。TRIAX三维轴向应力，p/q。DMICRT下边显示的所有伤害初始准那么。DUCTCRT塑性伤害准那么，wD。JCCRTJbhnson-Cook伤害初始产生准那么。SHRCRT剪切伤害初始产生准那么，ws。FLDCRT剖析过程中，FLD伤害初始产生准那么wFLD的最大值。FLSDCRT剖析过程中，FLSD伤害初始产生准那么wFSLD的最大值。MSFLDCRT剖析过程中，MSFLD伤害初始产生准那么wMSFLD的最大值。MKCRTM-K伤害初始产生准那么，wMK。与伤害初始产生准那么有关的输出变量等于或大于1时，说明已经抵达了准那么。假如相应准那么的伤害演化规律已经定义达成，Abaqus/Explicit会将输出变量的最大值限制在1〔参照“Damageevolutionandelementremovalforductilemetals,〞〕。但是，假如伤害演化规律没有早先定义，伤害初始准那么在高出伤害开始点以后持续计算，在此状况下输出变量的值会大于1，说明高出伤害准那么的量。其余参照资料?Hooputra,H.,H.Gese,H.Dell,andH.Werner,“AComprehensiveFailureModelforCrashworthinessSimulationofAluminiumExtrusions,〞–464,2004.23第19章积累伤害与无效?Keeler,S.P.,andW.A.Backofen,“PlasticInstabilityandFractureinSheetsStretchedoverRigidPunches,〞ASMTransactionsQuarterly,vol.–48,1964.?Marciniak,Z.,andK.Kuczynski,“LimitStrainsintheProcessesofStretchFormingSheetMetal,〞InternationalJournalofMechanical–620,1967.?Müschenborn,W.,andH.Sonne,“In?uenceoftheStrainPathontheFormingLimitsofSheetMetal,〞ArchivfurdasEisenhüttenwesen,vol.46,no.9,–602,1975.?Stoughton,T.B.,“AGeneralFormingLimitCriterionforSheetMetalForming,〞InternationalJournalofMechanicalSciences,vol.42,–27,2000.塑性金属资料的伤害演化与单元的移除产品：Abaqus/ExplicitAbaqus/CAE参照：节“积累伤害与无效〞*DAMAGEEVOLUTION“Damageevolution〞in“Definingdamage,〞oftheAbaqus/CAEUser’sManual,intheonlineHTMLversionofthismanual.概论塑性金属伤害演化能力：假定伤害是资料刚度的渐渐减退，并致使资料无效。一定与塑性金属伤害初始产生准那么联合使用。在伤害开始以后，使用不依靠于网格的方法〔塑性位移或物理能量耗散〕来驱动伤害演化。考虑对同一种资料的不一样伤害体制的联合影响，包含每种体制怎样对整体的资料减弱造成影响。支持资料无效后行为选择，包含从网格中移除单元。24第19章积累伤害与无效伤害演化规律说了然伤害产生后资料应力-应变行为的特色。对于各向同性硬化的弹塑性资料，伤害以两种形式表现：折服应力变软和塑性减弱。图中实线说明伤害后的应力-应变行为，虚线是没有伤害状况下的。稍后会议论，伤害行为取决于单元尺寸，使结果的网格依靠性最小化。plpl图中的y0,0是伤害开始时的折服应力和等效塑性应变，f是无效〔也就是全局伤害变量抵达D=1〕时的等效塑性应变。全局伤害变量D遇到所有激活的伤害体制的联合影响，并依据独立伤害变量di〔今后本节将会议论〕来计算。〔参照“多个准那么有效时整体伤害的计算〞〕。pl无效时等效塑性应变f的值取决于单元长度，不可以在定义伤害演化规律时pl作为资料参数使用。相反，伤害演化规律是依据等效塑性位移u或许构造能量耗散Gf来定义的，这些观点将在下边定义。积累伤害过程中应力-应变曲线网格依靠性和长度特色资料伤害发生此后，应力-应变关系不可以再正确的表示资料的行为。持续使用应力-应变关系会引入激烈的鉴于局部应变的网格依靠性，所以网格重画后能量耗散减小。需要一种不一样的方法来跟从应力-应变曲线上的应变-融化分支。Hillerborg的断裂能量建议经过产生伤害开始后的应力-位移关系减弱了网格25第19章积累伤害与无效依靠性。Hillerborg使用脆性断裂的观点定义了产生裂纹需要的能量，Gf为一个资料参数。使用这类方法，伤害开始后的融化行为用应力-位移关系而不是应力-应变关系。在有限元模型中的应力-位移观点的定义需要与集中点有关的特色长度的定义。而后给出断裂能量为：pl这个表达式引入了等效塑性位移的观点u，与伤害开始后的折服应力作用.pl.plpl.同样。伤害开始前u0，伤害开始以后uL。特色长度的定义鉴于单元几何特色：对于梁和桁架元单，我们使用集中点的长度；对于壳单元和平面单元，我们使用集中点面积的平方根；对于实体单元，我们使用集中点体积的立方根。因为早先不知道断裂产生的方向，所以需要定义特色长度。所以，宽高比较大的单元在断裂方向上有很特其余行为：因为此影响，保留了一些网格的敏感性。宽高比近于1的单元被保留。在“塑性金属伤害开始准那么〞第节中描绘的每一个伤害开始准那么都pl有相对应的伤害演化规律。伤害演化规律能够依据等效塑性位移u或断裂能量耗散Gf来定义。这两个选项都考虑进了特色长度来缓解计算结果的网格依靠性。多个准那么有效时全局伤害的评估整体伤害变量D遇到所有有效体制的联合影响，并依据每种体制下的独立损伤变量di进行计算。你能够选择联合一些伤害变量进行乘法运算形成一此中间变量dmult，以下所示：而后，全局伤害变量就由dmult的最大值和节余伤害变量来计算：26第19章积累伤害与无效上述表达式中的Nmult和Nmax分别代表有效体制的交集，在很大程度上影响了全局伤害，NactNmultNmax。输入文件使用：使用下边的选项进行应用特定准那么并对全局伤害变量有最粗心义影响的伤害的定义：*DAMAGEEVOLUTION,DEGRADATION=MAXIMUM使用下边的选项进行应用特定准那么并对全局伤害变量有乘法意义影响的伤害的定义：*DAMAGEEVOLUTION,DEGRADATION=MULTIPLICATIVEAbaqus/CAE的使用：使用下边的选项进行应用特定准那么并对全局伤害变量有最粗心义或乘法意义影响的伤害的定义：Propertymodule:materialeditor:Mechanical→DamageforDuctileMetalscriterion:Suboptions→DamageEvolution:Degradation:MaximumorMultiplicative鉴于有效塑性位移的伤害演化定义pl如上所述，一旦抵达伤害开始产生准那么，有效塑性位移u就由演化方程式定义：式中L表示单元特色长度。与相对塑性位移有关的伤害变量的规律能够由线性或指数形式的表格来定pl义。假如无效时的塑性位移uf设置为0，就会发生刹时无效，所以这个选择是不介绍的并要当心使用，因为它会惹起资料点应力的突变并致使动向失稳。表格形式pl能够用含有等效塑性位移dd(u)的表格来直接定义伤害变量，如图〔a〕所示。输入文件的使用：*DAMAGEEVOLUTION,TYPE=DISPLACEMENT,SOFTENING=TABULARAbaqus/CAE的使用：Propertymodule:materialeditor:Mechanical→27第19章积累伤害与无效DamageforDuctileMetals→criterion:Suboptions→DamageEvolution:Type：Displacement:Softening:Tabular线性形式假定有效塑性位移的伤害变量线性变化，如图〔b〕所示。你能够pl定义无效点处的有效塑性位移uf。而后伤害变量依据下式增添：plpl这个定义保证当有效塑性位移知足uuf时，资料刚度所有衰减〔d=1〕.只有伤害开始后资料的行为是完好塑性〔折服应力为常量〕时线性伤害演化规律才是真切的线性应力-应变融化行为。输入文件使用：*DAMAGEEVOLUTION,TYPE=DISPLACEMENT,SOFTENING=LINEARAbaqus/CAE的使用：Propertymodule:materialeditor:Mechanical→DamageforDuctileMetals→criterion:Suboptions→DamageEvolution:Type：Displacement:Softening:Linear28第19章积累伤害与无效鉴于塑性位移的伤害演化的不一样形式定义：〔a〕表格形式，〔b〕线性形式，〔c〕指数形式。指数形式假定塑性位移伤害变量依照指数规律变化，如图〔c〕所示。定义无效时的相对塑性位移ufpl和指数，那么伤害变量为输入文件的使用：*DAMAGEEVOLUTION,TYPE=DISPLACEMENT,SOFTENING=EXPONENTIALAbaqus/CAE的使用：Propertymodule:materialeditor:Mechanical→DamageforDuctileMetals→criterion:Suboptions→DamageEvolution:Type：Displacement:Softening:Exponential伤害过程中鉴于能量耗散理论的伤害演化规律的定义我们能够直接定义伤害过程中每单位面积耗散的断裂能量Gf。当Gf设置为时就会发生刹时无效。但是其实不介绍这个选择，并且使用时要更为当心，因为会惹起资料硬点处应力的忽然减小并致使动向失稳。此伤害演化过程能够有线性和指数两种形式定义。线性形式假定有塑性位移的伤害变量是线性的。能够定义单位面积内的断裂能量Gf，而后一旦抵达伤害产生初始准那么，伤害变量就会依照下式进行增添：29第19章积累伤害与无效式中无效时等效塑性位移按下式计算：y0表示抵达无效准那么时折服应力的值。所以，模型等效于图〔a〕所示。模型保证了只有在伤害开始后资料为完好塑性应变〔折服应力为常数〕时在伤害演化过程中耗散的能量等于Gf。输入文件的使用：*DAMAGEEVOLUTION,TYPE=ENERGY,SOFTENING=LINEARAbaqus/CAE的使用：属性模块〔Propertymodule〕：材质编写器〔materialeditor〕：Mechanical→DamageforDuctileMetals→criterion:Suboptions→DamageEvolution:Type:Energy:Softening:Linear指数形式伤害变量的指数规律为：模型的计算保证了伤害演化过程中的耗散能量等于Gf，如图〔a〕所示。理论上，只有在等效塑性位移无量大时，伤害变量的值等于1.〔如图〔b〕所示〕。实质上Abaqus/Explicit会在耗散能量抵达f时将d的值设置为1.输入文件的使用：*DAMAGEEVOLUTION,TYPE=ENERGY,SOFTENING=EXPONENTIALAbaqus/CAE的使用：属性模块〔Propertymodule〕：材质编写器〔materialeditor〕：Mechanical→DamageforDuctileMetals→criterion:SuboptionsDamageEvolution:Type:Energy:Softening:Exponentiaol30第19章积累伤害与无效图鉴于能量的指数形式伤害演化规律：〔a〕折服应力〔b〕伤害变量最大伤害与去除单元的选择性我们已经认识当单元产生激烈的伤害时Abaqus怎样办理单元。能够设置全局伤害变量D的上限Dmax，并选择当抵达最大伤害时能否删除单元。后者的选择也会影响到哪一个几何零件遇到伤害。定义最大伤害的值Dmax的默认设置取决于当抵达最大伤害时能否将单元删除。单元删除的默认状况和黏着单元的所有状况下Dmax，否那么Dmax=0.99.输出变量SDEG包含D的值。一旦集中硬点处的D值抵达Dmax，就不会持续计算伤害〔自然，除非任何刚度在单元删除中消逝〕。输入文件的使用：使用下边的选项定义Dmax:*SECTIONCONTROLS,MAXDEGRADATION=max网格中单元的移除默认状况下当抵达最大伤害时，单元会删除。对于难以分开的粘性单元，Abaqus/Explicit会将伤害应用于所有刚度零件上，对最后可能被移除的单元是同样的。(1D)31第19章积累伤害与无效在任何一个单元集成地点的所有节点上，假如D抵达了Dmax，那么单元就会被删除除了粘性单元〔对于粘性单元，单元移除的状况发生在所有集成点D抵达了Dmax并且没有集成点处于压缩状态〕。比如，默认状况下，当任何一个集成点抵达最大伤害时，一个实体单元将被移除。但是，经过厚度方向截面硬点的壳单元，在从网格中移除以前一定无效。对于二阶减少集成的梁单元，在经过厚度的所有截面点抵达最大降解时，默认状况下，沿梁轴向的两个集成单元之一被去除。相像的，六面体与四周体实体单元和完好集成薄膜单元的随意集成点处的抵达Dmax时，默认状况下致使单元移除。在热传导剖析中，在单元移除以前资料的热属性不会遇到资料刚度积累伤害的影响。单元移除时单元的热奉献也被移除。输入文件的使用：使用下边的选项保留计算中的单元：*SECTIONCONTROLS,ELEMENTDELETION=NO拥有三维应力状态的单元对于拥有三维应力状态的单元〔包含产生的平面应力单元〕，剪切刚度的退化抵达最大值Dmax，会致使偏应力重量融化。但是只有当资料承受负压强时，集散刚度才会退化；在正压下没有集散的衰减。这与流体的性质相像。所以退化的偏应力S，压强P，应力按下式计算：式中偏伤害变量和体积伤害变量为：在此状况下输出变量SDEG包含Ddev的值。32第19章积累伤害与无效平面应力状态的单元对于平面应力状态的单元〔平面应力，壳单元，连续壳单元和薄膜单元〕的刚度是均匀退化的，直到抵达退化最大值Dmax。输出变量SDEG包含D的值。一维应力状态的单元一维应力状态的单元〔桁架单元，螺纹，垫片作用的粘性单元〕在张力的作用下，他们独一的应力重量将会退化。在压缩载荷的作用下，资料刚度保持不变。所以应力定义为(1Duni)式中单轴伤害变量按下式计算：在此状况下，Dmax决定了在单轴张力作用下同意退化的最大值。输出变量SDEG包含Duni的值。带有螺纹的伤害模型的使用使用包含螺纹定义的资料伤害模型是能够的。奉献于单元应力承载能力的根基资料依照本节前面所述行为衰减。奉献于单元应力承载能力的螺纹单元不会遇到影响，除非定义的螺纹资料也发生了伤害。在这类状况下，奉献于单元应力承载能力的螺纹单元刚度在抵达螺纹伤害开始准那么后也衰减。对于默认的单元移除，当根基资料和螺纹截面的任何集中地点的刚度完好衰减时，单元从网格中移除。单元Abaqus/Explicit中塑性金属资料的伤害演化模型能够应用于所有与塑性金属伤害初始准那么一同使用的单元。〔“Damageinitiationforductilemetals,〞Section19.2.2)33第19章积累伤害与无效输出除了Abaqus/Explicit中标准的可用有效输出，下边的变量在伤害演化定义中有特别的含义：STATUS单元状态〔假如单元是激活状态那么单元状态为表示不激活〕SDEG整体刚度退化量其余参照?Hillerborg,A.,M.Modeer,andP.E.Petersson,“AnalysisofCrackFormationandCrackGrowthinConcretebyMeansofFractureMechanicsandFiniteElements,〞–782,1976.34第19章积累伤害与无效纤维增强复合资料的伤害与无效纤维增强复合资料的伤害与无效：概论节纤维增强复合资料的伤害初始准那么节纤维增强复合资料的伤害演化规律与单元移除节纤维增强复合资料的伤害与无效：概论产品：Abaqus/StandardAbaqus/ExplicitAbaqus/CAE参照：“Progressivedamageandfailure,〞“Damageinitiationfor?ber-reinforcedcomposites,〞Section“Damageevolutionandelementremovalfor?ber-reinforcedcomposites,〞*DAMAGEINITIATION*DAMAGEEVOLUTION*DAMAGESTABILIZATION“Hashindamage〞in“De?ningdamage,〞’sManual,intheonlineHTMLversionofthismanual概论Abaqus供给一种伤害模型用于展望带有各向异性行为的弹-脆性资料的伤害产生与演化规律。这个模型因为往常表现出的这类行为，主要目的是与纤维增强资料一同使用。此伤害模型要求以下定义：未伤害时的资料属性一定是线弹性的〔参照“线弹性行为〞,第节〕伤害初始产生准那么〔参照节“积累伤害与无效〞和节“纤维增强复合资料的伤害初始阶段〞〕伤害演化规律，包含单元的选择性移除〔参照节“积累伤害与无效〞和节“纤维增强复合资料的伤害演化与单元移除〞〕35第19章积累伤害与无效单向层伤害的根本观点伤害的特色是资料刚度的渐渐减退。这在纤维增强复合资料的剖析中有很重要的作用。好多这样的资料表现出弹-脆性行为，也就是资料在没有很大形变的状况下开始发生伤害。所以在成立此种资料的模型时，塑性被忽视。假定纤维增强复合资猜中的纤维是平行的，以下列图。我们一定在用户定义的局部坐标系中定义资料属性。层位于1-2平面内，局部1的方向表示纤维方向。我们要用定义正交线弹性资料〔参照“线弹性行为〞节〕的方法来定义资料未伤害时的行为。最简单的方法是定义平面应力的正交资料〔“线弹性资料〞中的“定义平面应力的正交弹性资料〞节〕。但是，资料行为也能够依据定义工程常数或直接定义弹性刚度矩阵的方法来定义。单向层Abaqus支持的各向异性伤害模型鉴于Matzenmilleret.al(1995),HashinandRotem(1973),Hashin(1980),andCamanhoandDavila(2002)的工作。四种不一样的无效模型：拉伸载荷作用下的纤维破裂压缩载荷下的纤维屈曲和扭结横向拉伸和剪切载荷下的基体断裂横向压缩和剪切载荷下的基体破裂Abaqus中，伤害的开始是由Hashin〔1980〕和Rotem〔1973〕提出的伤害初始准那么来决定的，准那么中的无效面是由有效应力空间来表示的〔能够有效承受力载荷的面上的应力〕。这些准那么的细节将在节“纤维增强复合资料36第19章积累伤害与无效的伤害产生〞中议论。资料的应力依据下式计算Cd，式中表示应变，Cd表示弹性矩阵并反映任何伤害，有以下形式：式中D1(1df)(1dm)1221，df反应目前纤维伤害状态，dm反应目前矩阵伤害状态，ds反应目前剪切伤害状态，E1为纤维方向的杨氏模量，E2为垂直于纤维方向上的杨氏模量，G为剪切模量，12,21为泊松比。决定伤害的弹性矩阵的演化将在节“纤维增强复合资料的伤害演化与单元移除〞中详尽介绍，节还将介绍：办理严重伤害的选择〔"最大变形与单元的选择性移除"在节“纤维增强复合资料的伤害演化与单元移除〞〕粘滞阻力〔在节“纤维增强复合资料的伤害演化与单元移除"中的“粘滞阻力〞〕单元纤维增强复合资料的伤害模型一定与平面应力仿真单元使用，包含平面应力单元、壳单元、连续壳单元和薄膜单元。其余参照Hashin,Z.,andA.Rotem,“AFatigueCriterionforFiber-ReinforcedMaterials,〞–464,1973.Hashin,Z.,“FailureCriteriaforUnidirectionalFiberComposites,〞–334,1980.Matzenmiller,A.,J.Lubliner,andR.L.Taylor,“AConstitutiveModelforAnisotropicDamageinFiber-Composites,〞MechanicsofMaterials,–152,1995.Camanho,P.P.,andC.G.Davila,“Mixed-ModeDecohesionFinite37110〕：110〕：第19章积累伤害与无效ElementsfortheSimulationofDelaminationinCompositeMaterials,〞NASA/TM-2002––37,2002.纤维增强复合资料的伤害初始产生产品：Abaqus/StandardAbaqus/ExplicitAbaqus/CAE参照：“Progressivedamageandfailure,〞“Damageevolutionandelementremovalfor?ber-reinforcedcomposites,〞*DAMAGEINITIATION“Hashindamage〞in“De?ningdamage,〞’sManual,intheonlineHTMLversionofthismanual概论纤维增强资料的伤害建模功能：要求资料未伤害时的性能为线弹性〔参照“线弹性行为〞第节〕鉴于Hashin的理论〔Hashin和Rotem，1973，和Hashin,1980〕考虑四种不一样的无效模型：纤维拉伸、纤维压缩、基体断裂和基体破裂能够与节“纤维增强复合资料的伤害演化与单元移除〞中提到的伤害演化模型一同使用。伤害萌发伤害萌发是在资料硬点退化开始。在Abaqus中纤维增强复合资料的伤害萌发准那么鉴于Hashin的理论。这些准那么考虑了四种不一样的伤害萌活力制：纤维拉伸，纤维压缩，基体断裂和基体破裂。伤害萌发准那么有下边的一般形式：纤维拉伸〔纤维压缩〔38第19章积累伤害与无效基体断裂〔220〕基体破裂：在上边的方程中XT表示纵向拉伸强度;XC表示纵向抗压强度;YT表示横向拉伸强度;YC表示横向抗压强度;SL表示纵向剪切强度;ST表示横向剪切强度;α是一个系数用于决定剪应力对纤维拉伸伤害准那么的影响；是有效应力张量的重量，，是用来评估萌发标准并按下式计算：上式中σ是名义应力和M伤害矩阵：df，dm和ds是内部伤害变量分别代表特色纤维，基质和剪切伤害，这是由伤害变量dft，dfc，dmt，dmc推导出的，用于对应先前所议论的四个模式，以下：39第19章积累伤害与无效在任何伤害萌发和演化规律以前，伤害控制矩阵M为单位矩阵，这样。一旦起码有一个模型已经发生伤害萌发和演化，伤害控制矩阵在伤害萌发准那么中就拥有重要意义〔见“纤维增强复合资料的伤害演化和元素去除，〞第伤害演化的议论〕。有效应力，用于表示有效承载力载荷的伤害面上的应力。上边介绍的萌发准那么，能够特意来经过设置和获取的Hashin和ROTEM〔〕提出的模型，经过设置获取〔〕1973Hashin1980提出的模型。与每个萌发准那么有关的输出变量〔纤维张力，纤维压缩，基体拉伸，基体压缩〕用来表示能否已经抵达标准。值为或更高那么说明萌发准那么已获取知足〔见“输出〞的进一步的细节〕。假如您定义伤害萌发模型而没有定义有关的演化规律，萌发准那么将只影响输出。所以，能够在不成立伤害过程模型的状况下，使用此准那么来评估资料的特征。输入文件使用方法：使用以下选项来定义Hashin伤害萌发标准：*DAMAGEINITIATION,CRITERION=HASHIN,ALPHA=XT，XC，YT，YC，SL,STAbaqus/CAE用法：Propertymodule:materialeditor:Mechanical→DamageforFiber-ReinforcedComposites→HashinDamage单元伤害萌发准那么一定与平面应力计算单元一同使用，此中包含平面应力单元，壳单元，连续壳单元，薄膜单元。输出在Abaqus中除了标准输出表记符〔“Abaqus//标准输出变量表记符，“第节〕，纤维增强复合资料伤害模型中资料某点萌发伤害时波及的输出变量还40第19章积累伤害与无效包含：DMICRT所有伤害引起的标准组件。HSNFTCRT在剖析过程中经历的纤维拉伸萌发准那么的最大价值。HSNFCCRT在剖析过程中经历的纤维压缩萌发准那么的最大价值。HSNMTCRT在剖析过程中经历的基体断裂萌发准那么的最高值。HSNMCCRT在剖析过程中经历的基体破裂萌发准那么的最大值。对于上述变量，说明在伤害模型中伤害萌发准那么能否已获取知足，这个值小说明标准还没有获取知足，而这个值等于或更高表示该标准已获取知足，假如你定义了一个伤害演化模型，这个变量的最大值不超出。但是，假如你没有定义一个伤害演化模型，这个变量能够有值高于，这个值说明已高出准那么的数目。其余参照Hashin,Z.,andA.Rotem,“AFatigueCriterionforFiber-ReinforcedMaterials,〞–464,1973.Hashin,Z.,“FailureCriteriaforUnidirectionalFiberComposites,〞Journalo–334,1980纤维增强复合资料的伤害演化与单元去除产品：Abaqus/StandardAbaqus/ExplicitAbaqus/CAE参照文件“Progressivedamageandfailure,〞“Damageinitiationforfiber-reinforcedcomposites,〞*DAMAGEEVOLUTION?“Damageevolution〞in“Definingdamage,〞’sManual,intheonlineHTMLversionofthismanual41第19章积累伤害与无效概论在Abaqus中的纤维增强资料的伤害演化能力：?假定伤害的特色是资料的刚度逐渐退化，致使资料无效;?要求未伤害资料为线弹性行为〔见“线性弹性行为〞，第节〕;?考虑到四个不一样的无效模式：纤维拉伸无效，纤维压缩无效，基体断裂无效，基体破裂;?使用四个伤害变量来描绘每个无效模式的伤害;?一定联合Hashin的伤害萌发准那么一同使用〔“纤维增强复合资料的伤害开始，〞节〕;?鉴于伤害过程中的能源耗费;?供给几种无效时行为的选择，包含从网格中去除单元；;?能够联合的本构方程的粘滞阻力一同使用来提升融化体制的收敛速度。伤害演化上一节〔“纤维增强复合资料的伤害开始，〞第节〕议论了在平面应力纤维增强复合资料的伤害萌发。本节将议论在已定义伤害演化模型状况下，资料伤害萌发前的行为。伤害开始以前，资料是线性弹性，有一个平面应力各向异性资料的刚度矩阵。今后，资料行为依照下式计算：cd这里是应变和是伤害弹性矩阵，其形式是：此中，反应了纤维伤害的现状，反应目前矩阵破坏的状态，反应剪切破坏的现状，是在纤维方向的弹性模量，是垂直方向的弹性模量，是剪切模量，42第19章积累伤害与无效和是泊松比。伤害变量，和ds是由伤害变量。，，和推导出的，对应先前所议论的四个无效模式，以下：43第19章积累伤害与无效和是有效应力张量的重量。有效应力张量主要用来评估伤害萌发准那么;见“纤维增强复合资料的伤害开始，〞第节，对于有效应力张量计算的说明。每种模型中伤害变量的演化为减少资料融化的过程中的网格依靠性，Abaqus在计算中引入特色长度，使本构关系