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[断裂与失效] 请教关于材料失效的模拟 【见2楼】

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发表于 2008-7-2 15:57:25 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 陕西西安
本帖最后由 zsq-w 于 2011-3-25 08:37 编辑

在坛子里看到不少关于材料失效的帖子 ,看完后还是一头雾水,有的帖子貌似说的很明白其实很糊涂 ,有的帖子就等于没有说 ,更改inp是一种方法,可是在6.7材料属性内明明可以设置啊,既然这样我就一并代大家问问?
1.在材料属性里设置失效时,给个参数值如何给出?
2.在结果文件中是否可以自动显示呢?
3.失效的单元如果要删除掉怎么做呢?
虽然我们是请教者,还是希望可以得到明明白白的答案,最好是inp文件,这样大家都可以摸索,大家可以 看到本版块现在大家热情越来越差,希望真正的高手可以跳出来,谢谢!
发表于 2010-1-27 16:12:22 | 显示全部楼层 来自 北京海淀
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我来说一点:在standard里,第一:如果只想实现判据断裂而不引入损伤,即材料的弹性模量不折减,只想判读什么时候断裂发生,可以用子程序usdfld实现,在子程序里定义自己的判据,当达到判据后,令场变量field为1.同时,在cae操作时候令弹性模量与场变量field相关(field为零时,弹性模量原值,field为1时,弹性模量设一个不为零的极小值),这个在帮助文档里有。要克服的问题就是收敛问题,可在step模块的''general solution control'里稍微放宽下精度。模型最好用位移加载而不是力加载,否则更难收敛。
如果想引入经典的连续损伤力学理论,令弹性模量、弹塑性计算随着损伤增量的增加而变换,用UMAT实现,当损伤变量达到临界值时,可令弹塑性矩阵乘一个极小值以模拟失效。
在explicit里,用vumat,楼上已经介绍。
本人刚刚完成的博士论文初稿(尚未送审),使用过上述的所有方法,均可以实现材料的失效。

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发表于 2008-7-3 18:10:54 | 显示全部楼层 来自 辽宁沈阳
如果问单元失效模拟首先就应该了解它的功能与目的,所以简单地介绍一下吧。
单元删除功能本身是为了克服有限元本身的缺陷的一项方法,由于有限元本身就是基于连续介质力学的,而在连续介质理学中,所研究的物体需要是连续的,既物质域在空间中连续。在这样的理论假设框架下,单元本身是不会消失的。然而在实际情况下,由于损伤断裂的存在,势必会使得一些单元消失或者完全的失效,所以为了能够模拟这种情况,abaqus提供了单元失效功能。
我所知道的单元失效情况一般可以概括为三种情况
1)单元损伤失效,这种单元失效可以用来模拟材料由于损伤,或其他原因导致刚度减小的情况。
2)单元直接删除技术,这种技术可以用来模拟基坑,隧道开挖而导致的材料消失情况。
3)vumat,这种方法本质上讲与第一种相类似,但是它可以根据用户自己的情况来删除单元,但是属于很高级的操作,难度也较大
当然,cohesive也可以算作一种单元删除的方法,只是本身很少做断裂模拟,对于那方面不是很了解。
在这三种方法中,我想讲一讲前两种情况。
1首先来讲一下第二种方法。
这种方法很简单
他的使用方法就是在edit keyword中加一行关键字
*MODEL CHANGE, TYPE=ELEMENT, REMOVE
Set-1
Set-1为所定义的单元集合,这一集合需要事先定义,而这一关键字的位置一般位于step后,如果用回想要在哪一分析部删除单元,就在哪一分析部后添加。
但是使用这一方法是要注意的是由于这个单元是一下子从模型中删除,所以在standard下可能造成模型总体刚度奇异,导致计算不收敛,所以最好的方法就是能够在单元删除前,事先削减它的刚度,这一做法也很简单,就是利用温度变量作为一个独立的状态变量然后通过状态变量与单元刚度的对应关系,较小弹性模量。

2现在来谈一谈使用第一种方法来删除单元的过程;
这一方法使大家最为关心的,看到了论坛上总是有人问。其实以前的斑竹大人们已经将这一问题说明的很清晰了(比如我的偶像aba-aba斑竹大人)。后来想到原因可能是大家对于这一部分的理论与实际联系不上,所以还是有很多人不太明白。
其实我也是初学,只不过是对这方面比较有兴趣,所以和大家一起探讨一下吧,也算是抛砖引玉。
这种方法首先只能在explicit模块下使用,这一方法本身是为了描述损伤对于材料刚度衰减的影响而提出的,在help手册中,它是与复合材料断裂紧密联系的。
在这个方法中,abaqus设置了一个status(状态变量),通过它来控释单元的删除与否,当这一变量为1的时候,单元保留而为零0的时候单元删除,两者间没有中间量,只能为0或者1.
通过上面的阐述,我们可以了解到这样一个问题,单元的删除是与损伤相联系的,而损伤的机理一般可以概括为两种情况,及拉伸损伤和剪切损伤。我主要是针对于剪切损伤进行单元删除的。所以就在这一位置谈谈自己的感受吧。
要想使用这种方法进行单元删除,就必须定义损伤。所以在property中选择shear damage,这一选项中包括了三个参数,我一般是使用第一个,它的作用是衡量材料在何时开始进入损伤(即damage initial),它所表示的是损伤开始的时候对应的等效塑性应变值。而其他的都设为0,如果所要模拟的情况中包含率依赖,或者是采用Hill plasticity,则可以开启其后的选项和加温度状态变量。而我在计算中由于只是采用金属的mises,所以对于另外的选项不关心。另外需要注意的是shear damage要与plasitic共同使用。
上面的过程中只是定义了材料开始损伤的初始情况,而材料的最终失效是当材料的损伤值达到1的时候发生的。这是就需要用户自己来定义材料的损伤演化了(damage evolution),具体定义材料损伤演化的方式较多,可以在shear damage的suboption中看到,一般的类型包括displacement与energy,就是采用位移控制损伤画着能量控制损伤,我一般选择displacement。
而在下面的一个选项softening则是控制着具体位移(能量)与损伤对应关系。我一般是选linear,用起来比较方便(其他的具体可以参考Abaqus Analysis User's Manual19.2.3),见图1。接下来用户就要输入损伤最大为1的时候对应的塑性位移值了 ,它的表达式为(见图2)

这几个参数的含义分别为塑性位移率,单元特征长度(我理解为单元长度),等效塑性应变率。而损伤率采用(见图3)

来控制。但损伤率之和达到1的时候,单元失效。说白了就是一个单元的塑性应变称与单元长度,大于你规定的数值时单元就失效了。
当然这只是谈到了单元的失效,而具体的单元删除还有一些小技巧。
1)技巧1,由于材料在计算过程中引入了一个状态变量,所以在step下fieldoutput中材料参数选择的时候,选上status。
2)在abaqus6.5中单元删除好像不是默认显示,所以需要在后处理中自行设置。具体设置的方法是在visualization下选择状态变量输出,而后的点击create display group,在弹出的对话框中选择elements 与下面的set value。这时可以看到有一个位置让你输入min value与max value。由于删除但与的状态变量为0,所以在最小之中输入0.1,而最大值大于1就可以了。
另外需要注意的是单元选择不是选错了,有一回我没用explicit下的单元,结果在后处理当中就是没有状态变量。
以上为个人的经验,如果有什么问题也欢迎大家探讨。
附件是本人做的一个小例子的inp很简单,作为参考。

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发表于 2013-4-25 21:02:33 来自手机 | 显示全部楼层 来自 陕西咸阳
amani 发表于 2009-2-17 14:17
我现在想用Hashin失效判据,可是damage evotion里面的四个断裂能参数不知道怎么取?
请指点一下,谢谢! ...

现在知道damage evotion下的四个断裂能参数如何取了吗?请指点下
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发表于 2009-5-8 10:33:33 | 显示全部楼层 来自 陕西西安
有没有那位好心人回答我的问题
是不是只有在explicit下才能模拟模型失效和失效单元清除 接触也可以吗
为什么 我在standard里以相同的方法在explicit中建立螺栓连接的模型会有很奇怪的结果呢
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发表于 2009-3-18 19:34:24 | 显示全部楼层 来自 辽宁沈阳
我做切削的,学习了!
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发表于 2009-2-17 14:17:34 | 显示全部楼层 来自 浙江杭州
我现在想用Hashin失效判据,可是damage evotion里面的四个断裂能参数不知道怎么取?
请指点一下,谢谢!
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发表于 2008-7-3 19:45:04 | 显示全部楼层 来自 浙江杭州
牛人……
猛顶
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发表于 2008-7-3 19:49:51 | 显示全部楼层 来自 江苏南京
敦诚真是相当的热心阿,赞一个
想当初我学时若是有人这么热心给讲讲多好啊。
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发表于 2008-7-4 09:30:47 | 显示全部楼层 来自 陕西西安
谢谢了
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发表于 2008-10-12 10:52:16 | 显示全部楼层 来自 湖北武汉
这几个参数的含义分别为塑性位移率,单元特征长度(我理解为单元长度),等效塑性应变率。

我理解是塑性位移,单元特征长度,等效塑性应变。。。

请再解答一下好吗
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发表于 2008-10-12 16:51:11 | 显示全部楼层 来自 辽宁沈阳
一直不理解这个特征单元长度是什么意思,如何取该值?恳请大牛们继续指教下……
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发表于 2008-10-12 22:48:03 | 显示全部楼层 来自 江苏南京
我也不知道啥是特征单元长度
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发表于 2008-10-13 15:57:08 | 显示全部楼层 来自 挪威
上面说的退化段三种不同方式是与材料的属性有关系的,不能说因为简单就选择线性。选择cohesive element不删除也可以避免裂纹扩展过程中因为卸载而导致的裂纹面接触问题。在后处理过程中可以看裂纹扩展长度。
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发表于 2008-11-7 21:49:43 | 显示全部楼层 来自 江苏镇江
牛人就是牛
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发表于 2008-11-14 14:03:33 | 显示全部楼层 来自 广西南宁

你太厉害了

你太厉害了
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发表于 2008-11-19 15:53:19 | 显示全部楼层 来自 北京昌平
论坛里还是有能人的
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发表于 2008-12-8 20:50:59 | 显示全部楼层 来自 黑龙江哈尔滨
论坛里的厉害的人很多啊  佩服佩服
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 楼主| 发表于 2008-12-9 09:43:21 | 显示全部楼层 来自 陕西西安
郭诚好厉害,我想,其实在ABAQUS模拟破坏还是应该做一些材料破坏实验的,这样才可以证明你在模拟中使用的参数是正确的,仅做到貌似是不够的
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发表于 2008-12-9 10:58:31 | 显示全部楼层 来自 上海交通大学
我也搞失效的,要好好学习了,我的基础理论太差了
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发表于 2009-2-17 14:16:37 | 显示全部楼层 来自 浙江杭州
本帖最后由 敦诚 于 2009-3-18 21:05 编辑

3# 敦诚 请问你这个


请问你这个例子中是不是没有除去任何单元呢,也就是说没有单元失效呢?

删除了,您仔细看看有一个的————敦诚
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发表于 2009-3-5 19:10:02 | 显示全部楼层 来自 四川成都
楼上的说单元特征长度,我的理解就是你在划分网格的时候,接触区域的网格长度。
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发表于 2009-3-16 20:13:36 | 显示全部楼层 来自 黑龙江哈尔滨
谢谢,厉害
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