abaqus中的损伤模型.pdf

本周主要是研究了 ABAQUS 中自带的损伤模型。关于弹塑性力学的内容， 感觉再看下去会跑偏，故先回归损伤力学。 主要阅读ABAQUS 用户帮助手册及一些用ABAQUS 建立损伤模型的相关文 献。 [1]Abaqus Analysis User’s Manual [2]婴幼儿摇椅金属底座的破裂分析.2010 Abaqus Taiwan Users’ Conference. [3]曹明,ABAQUS 损伤塑性模型损伤因子计算方法研究. [4] Failure Modeling of Titanium 6Al-4V and Aluminum 2024-T3 With the Johnson-Cook Material Model 另外，在 Abaqus Example Problems Manual 中有考虑损伤的模拟薄板铝材在 准静态荷载和动力荷载下的累进失效分析的操作范例，还没来得及看。 ABAQUS 中包括延性金属损伤、服从Traction-Separation 法则的损伤、纤维 增强复合物的损伤、弹性体损伤。实际上对于混凝土还有塑性损伤模型，东南大 [3] 学的曹明 对该模型有详尽描述。在此仅讨论金属损伤模型。 对于损伤的主菜单，定义的是损伤的萌发模型，子选项为损伤的演化。先来 谈谈损伤的萌发模型。 1、损伤萌发模型 延性金属损伤包括柔性损伤、Johnson-Cook 损伤、剪切损伤、FLD 损伤、FLSD 损伤、M-K 损伤、MSFLD 损伤。 服从 Traction-Separation 法则的损伤是针对 Cohesive Element （黏着单元）， 应该不适合厚钢板结构，不予考虑。 纤维增强复合物损伤不考虑。 弹性体损伤针对于类似橡胶类物质，不考虑。 对于延性金属损伤，剪切损伤模型用于预测剪切带局部化引起的损伤， FLD 、FLSD 、MSFLD 、M-K 损伤都是用于预测金属薄片成型引起的损伤，故现 在只剩柔性损伤和 Johnson-Cook 损伤符合厚钢板结构的损伤研究。 柔性损伤和 Johnson-Cook 损伤都是一类模型，预测由于延性金属内部空隙成 核、成长、集结引起的损伤萌生。模型假定损伤萌生时的等效塑性应变是三轴应 力和应变率的函数。该延性准则由 MISES 、Johnson-Cook 、Hill 、Drucker-Prager 塑性模型整合得到。 柔性损伤 需输入的参数是断裂应变 （损伤发生时的等效断裂应变） （Equivalent fracture strain at damage initiation ）、应力三轴度 （ ，其中p η =‒ p/q 是压应力（pressure stress ，也可译为静水压应力），q 是 MISES 等效应力）、应变 pl 率 （等效塑性应变率 ）。三者关系是，在不同的三轴应力和应变率下，损伤萌 生的断裂应变是不同的。三者是以表格的形式输入的，表现了材料的一种性能。 所以应用该模型的前提是材料性能已知或已经假定，有点类似 ABAQUS 中对塑性 材料的定义。 Johnson-Cook 损伤需要输入五个失效参数 D1-D5、熔点θmelt 、转变温度 θ 、参考应变率 。五个失效参数是由实验获得的材料参数，不容易获得。 transition 0 在文后会附录该模型的表达式。当小于等于转变温度θ 时，损伤应变表 transition 达式不依赖于温度。材料参数必须在转变温度之下测量。 2、损伤演化 在 ABAQUS 中的损伤演化菜单属于损伤模型的子选项，且对于不同的模型， 其菜单项变化不大，对于柔性损伤和 Johnson-Cook 损伤，子选项都是一样的。 损伤演化的类型分为位移和能量，分别从破坏时的位移和断裂能的角度求损 伤的演化。个人见解，对于位移求损伤变量，其应该采用