Abaqus累积损伤与失效.doc

总结 本章主要讲解累积损伤与失效的概论、塑性金属材料的累积损伤与失效和纤维增强复合材料的累积损伤与失效。其中重点内容有： 塑性金属材料损伤萌生准则，包括有：塑性准则、Johnson-Cook准则、剪切准则、成形极限图准则、成形极限应力图准则、M-K准则和M-S成形极限图准则，其中M-K准则较难理解。 塑性金属材料的演化规律，包括有：基于有效塑性位移的损伤演化规律和基于能量耗散理论的损伤演化规律。 塑性金属材料失效后网格中单元的移除，其中壳单元的移除较难理解。 纤维增强复合材料损伤萌生准则，包括有：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碎。 纤维增强复合材料损伤的演化，四种失效模式（纤维拉伸失效、纤维压缩失效、基体拉伸断裂失效和基体压缩破碎失效）均基于能量耗散理论，并对应不同的损伤变量，其中损伤变量的求解比较繁琐。  目录 19 累积损伤与失效分析 3 19.1累积损伤与失效概述 3 19.1.1 累积损伤与失效 3 19.2 金属塑性材料的损伤与失效 6 19.2.1 金属塑性材料损伤与失效概论 6 19.2.2 金属塑性材料损伤初始阶段 8 19.2.3 塑性金属材料的损伤演化与单元的移除 24 19.3 纤维增强复合材料的损伤与失效 35 19.3.1纤维增强复合材料的损伤与失效：概论 35 19.3.2 纤维增强复合材料的损伤初始产生 38 19.3.3 损伤演化与纤维增强复合材料的单元去除 41 19 累积损伤与失效分析 19.1累积损伤与失效概述 19.1.1 累积损伤与失效 Abaqus提供了以下材料模型来预测累积损伤与失效： 1）塑性金属材料的累积损伤与失效：Abaqus/Explicit拥有建立塑性金属材料的累积损伤与失效模型的功能。此功能可以与the Mises, Johnson-Cook, Hill, 和Drucker-Prager等塑性材料本构模型一起使用（塑性材料的损伤与失效概论，19.2.1节）。模型中提供多个损伤萌生的参数标准，其中包括塑性准则、剪切准则、成形极限图（FLD）、成形极限压力图(FLSD)，MSFLD和M-K等标准。根据以往的损伤规律可知，损伤开始形成后，材料的强度会越来越弱。累积损伤模型对于材料刚度的平滑减弱是允许的，这在准静态和动态环境中都允许，这也是优于动态失效模型的有利条件（动态失效建模，18.2.8节）。 2）纤维增强材料的累积损伤与失效：Abaqus拥有纤维增强材料的各向异性损伤的建模功能（纤维增强材料的损伤与失效概论，19.3.1节）。假设未损伤材料为线弹性材料。因为该材料在损伤的初始阶段没有大量的塑性变形，所以用来预测纤维增强材料的损伤行为。Hashin标准最开始用来预测损伤的产生，而损伤演化规律基于损伤过程和线性材料软化过程中的能量耗散理论。 另外，Abaqus也提供混凝土损伤模型，动态失效模型和在粘着单元Abaqus/Explicit Abaqus/CAE 参考： 累积损伤与失效，19.1.1节 金属塑性材料的初始损伤，19.2.2节 金属塑性材料损伤的发展规律及单元的移除，19.2.3 DAMAGE INITIATION DAMAGE EVOLUTION(演化) 损伤的定义，Abaqus/CAE使用手册（网络HTML译本）12.8.3节 概论 Abaqus/Explicit拥有建立金属塑性材料损伤与失效的模型的功能。在大多数情况下，此模型需要以下说明： 未损伤情况下材料的弹塑性响应（“典型金属塑性”,18.2.1节） 损伤初始阶段标准（“塑性金属的损伤萌生,” 第 19.2.2节) 损伤发展变化规律，包括单元移除的选择性（“塑性金属的损伤演化与单元移除,” 第 19.2.3节) 在19.1.1节“累积损伤与失效”中已经给出了Abaqus中累积损伤与失效通用框架的概要。本节将给出金属塑性材料的损伤初始阶段和损伤发展变化规律的概论。另外，Abaqus/Explicit提供了适用于高应变率动力学问题的动态失效模型。（“动态失效模型”，18.2.8节） 损伤产生的判断准则 Abaqus/Explicit提供多种金属塑性材料产生损伤时的判断标准，每一个都与材料失效的不同类型有关。判断准则可以分为以下类别： 金属材料损伤破坏产生的断裂准则，包括塑性和剪切标准。 金属片的损伤破坏的颈缩失稳准则，包括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，用于定量预测钣金(钣金是针对金属薄板（通常在6mm以下）一种综合冷加工工艺，包括剪、冲/切/复合、折、焊接、铆接、拼接、成型（如汽车车身）等。其显著的特征就是同一零件厚度一致。Marciniak-Kuczynski (M-K)标准。 这些准则将在19.2.2