单元删除与刚度折减

songhengxu

复合材料中，反映损伤一般采用刚度折减，但是很多人说需要对损伤的单元进行删除。

问题：单元删除相当于把单元从结果中去除，其对结构刚度没有贡献，相当于材料消失了，因此其应力应变均为0，那么之所以考虑材料损伤进行刚度退化，就是要考虑损伤后单元对结构还存在剩余的刚度贡献。因此，我认为，如果采用刚度折减法就尽量不要删除单元，那样不如干脆删除单元（只需要满足损伤条件就删除），不知道大家是否同意我的观点

guoyj8

单元是否删除有两方面的考虑：1）实际过程有碎片或碎屑产生，这时是需要应用单元删除的，删除的单元就类似于碎屑产生，后处理可以看到的；2）收敛性方面的考虑，如果刚度折减到非常非常低后，很容易发生过大甚至翘曲的变形，从而导致收敛问题，从这一点讲也需要考虑删除。
发生损伤（损伤指数<1）的单元对结构刚度的持续贡献是复合材料的特点，但当损伤指数到达1时就没有贡献了，应该考虑删除。特别是当损伤首先发生在表面，而且存在接触时。
仅作讨论。还没有系统的学习复合材料。

yanqun4772

guoyj8 发表于 2011-8-15 12:54
单元是否删除有两方面的考虑：1）实际过程有碎片或碎屑产生，这时是需要应用单元删除的，删除的单元就类似 ...

学习了，还有个问题，就是当损伤因子介于0与1之间表示什么情况呢？在力学上应该怎么理解呢？谢谢你了

Hansha

回答一下3楼的问题：

连续体损伤力学，研究构件在外载的作用下，材料内部微孔洞和微裂纹的萌生和发展。它用有效应力的概念，引入损伤因子D。在物理上，损伤因子D表示了材料内部截面上孔洞和裂纹所占的百分比。D=0, 为无损状态，D=1, 材料断裂，D=0.5, 材料内部截面上的孔洞和裂纹占了一半。

事实上，D=0.5 这种情况不会出现。D有一个临界值，一般很小。D一旦达到这个临界值，材料就会发生突然断裂。所以，我们还可以用连续体力学的方法进行研究。所使用的微元体，既要足够小，小到它的应力应变很接近常数，又要足够大，大到能包含相当多的微孔洞和微裂纹。在力学上，我们称之为“细观”，介于宏观和微观之间，英文用“mecro”。

张国旗08S

请问在ABAQUS中通过子程序VUMAT中的状态变量state variable的0，1值删除单元网格，和通过单元网格刚度的退化删除网格有什么区别呢？

张国旗08S

guoyj8 发表于 2011-8-15 12:54
单元是否删除有两方面的考虑：1）实际过程有碎片或碎屑产生，这时是需要应用单元删除的，删除的单元就类似 ...

请问在ABAQUS中通过子程序VUMAT中的状态变量state variable的0，1值删除单元网格，和通过单元网格刚度的退化删除网格有什么区别呢？

guidingfa

楼主，有没有单元删除的例子，能发我一份吗？

小周无敌

你好，我做的是钢箱-砼组合试验梁，对于混凝土我采用混凝土损伤塑性模型，在加了压缩和拉伸损伤因子后模型不收敛，于是我就删除了拉伸损伤因子，模型收敛了，但是正如你所说，损伤因子是考虑刚度的折减，这个时候在同样大小的荷载作用下，我的试验梁的跨中挠度达到很大，和实际情况并不相符合，因为在实验室做出来的实验中，混凝土由于压溃而不能继续加载，因此针对这个问题，还请指教一下！谢谢

wk860331

我的单元删除为什么只变红  不删除呢

hezhiyuan

wk860331 发表于 2013-12-11 21:54
我的单元删除为什么只变红  不删除呢

如果是standard，则不支持单元删除。必须用explicit

wk860331

hezhiyuan 发表于 2013-12-11 23:42
如果是standard，则不支持单元删除。必须用explicit

EXPLICIT 可以计算静力么   定义STEP时需要注意什么？ 再就是，我的CZM 算不上去， 算不到0.1就停了

hezhiyuan

wk860331 发表于 2013-12-12 11:02
EXPLICIT 可以计算静力么   定义STEP时需要注意什么？ 再就是，我的CZM 算不上去， 算不到0.1就停了 ...

理论上可以算,控制加速度项不会产生明显惯性,结果应该和standard近似。但速率慢往往意味着计算量增大，工程上不一定都能实现。

fytz123

请问各位大神，我做的也是蠕变损伤。当损伤达到0.99时，就认为这部分材料失效，将弹性模量降低10的6次方，这样相当于不承载。但是降低后就不收敛了。如果不降低，我在umat中设置如果损伤超过0.99，就让损伤等于0.99。但是结果算出来损伤竟然超过1了，这是为什么呢？该怎样用umat定义失效呢？跪请大神解决啊。。。

hezhiyuan

fytz123 发表于 2013-12-12 22:42
请问各位大神，我做的也是蠕变损伤。当损伤达到0.99时，就认为这部分材料失效，将弹性模量降低10的6次方， ...

因为你用的是standard,一定会出现这种问题。你说这情况，刚度发生了突变，所以一定会出现不收敛。要么你计算到不收敛就结束，然后判定失效。要么你把模量的降低速度改慢一点。用失真来换取收敛。
或者你用explicit，用vumat，可以实现element delete，而且没有收敛问题。

fytz123

hezhiyuan 发表于 2013-12-21 22:57
因为你用的是standard,一定会出现这种问题。你说这情况，刚度发生了突变，所以一定会出现不收敛。要么你 ...

非常感谢您的回复~我的step设置是visco->incrementation->explicit。应该是设置了。还有我的弹性模量是PROPS(1)传入umat的，即E=PROPS(1),如果我想降低弹性模量的话，PROPS(1)=PROPS(1)/100，这样对吗？损伤后应力该怎样更新呢？谢谢~

hezhiyuan

fytz123 发表于 2013-12-22 10:48
非常感谢您的回复~我的step设置是visco->incrementation->explicit。应该是设置了。还有我的弹性模量是PR ...

首先，你的step设置并不是explicit算法。这个参数表示用显式方法计算材料蠕变。但还是利用隐式的方式求解应力平衡方程组。我指的explicit是与standard相对的。不过你是计算蠕变，确实不适合使用explicit。
其次，prop(x)只是向子程序传递参数的一个途径。在计算中的刚度实际上是ddsdde这个数组，在物理上是材料的刚度张量。根据你是isotropic还是anisotropic，根据你是shell还是solid还是b31，ddsdde的计算有所不同，但原理不变。所以你prop(1)=prop(1)/100是错误的。应该是:
do i=1,ntens
    do j=1,ntens
       ddsdde(i,j)=你定义的材料刚度张量
    end do
end do
这些在umat里面有较浅的讲解。

hezhiyuan

hezhiyuan 发表于 2013-12-22 19:51
首先，你的step设置并不是explicit算法。这个参数表示用显式方法计算材料蠕变。但还是利用隐式的方式求解 ...

如果你做蠕变还需要用creep子程序。

liutao270924761

Hansha 发表于 2011-9-5 00:34
回答一下3楼的问题：

连续体损伤力学，研究构件在外载的作用下，材料内部微孔洞和微裂纹的萌生和发展。它 ...

请问您说的缺陷以及裂纹可以在三维实体中并在explicit算法中实现吗