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加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那么，包括有：塑性准那么、Johnson-Cook准那么、剪切准那么、成形极限图准那么、成形极限应力图准那么、M-K准那么和M-S成形极限图准那么，其中M-K准那么较难理解。 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。 纤维增加复合材料损伤萌生准那么，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裂开。 纤维增加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裂开失效〕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。 名目 TOC \o 1-3 \h \u HYPERLINK \l _Toc6646 19 累积损伤与失效分析 PAGEREF _Toc6646 3 HYPERLINK \l _Toc12483 19.1累积损伤与失效概述 PAGEREF _Toc12483 3 HYPERLINK \l _Toc12362 19.1.1 累积损伤与失效 PAGEREF _Toc12362 3 HYPERLINK \l _Toc21020 19.2 金属塑性材料的损伤与失效 PAGEREF _Toc21020 6 HYPERLINK \l _Toc1758 19.2.1 金属塑性材料损伤与失效概论 PAGEREF _Toc1758 6 HYPERLINK \l _Toc26530 19.2.2 金属塑性材料损伤初始阶段 PAGEREF _Toc26530 8 HYPERLINK \l _Toc7980 19.2.3 塑性金属材料的损伤演化与单元的移除 PAGEREF _Toc7980 24 HYPERLINK \l _Toc9789 19.3 纤维增加复合材料的损伤与失效 PAGEREF _Toc9789 35 HYPERLINK \l _Toc5736 19.3.1纤维增加复合材料的损伤与失效：概论 PAGEREF _Toc5736 35 HYPERLINK \l _Toc19072 19.3.2 纤维增加复合材料的损伤初始产生 PAGEREF _Toc19072 38 HYPERLINK \l _Toc8800 19.3.3 损伤演化与纤维增加复合材料的单元去除 PAGEREF _Toc8800 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供给了以下材料模型来猜测累积损伤与失效： 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〕。模型中供给多个损伤萌生的参数标准，其中包括塑性准那么、剪切准那么、成形极限图〔FLD〕、成形极限压力图(FLSD)，MSFLD和M-K等标准。依据以往的损伤规律可知，损伤开头形成后，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〕纤维增加材料的累积损伤与失效：Abaqus拥有纤维增加材料的各向异性损伤的建模功能〔纤维增加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，所以用来猜测纤维增加材料的损伤行为。Hashin标准最开头用来猜测损伤的产生，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也供给混凝土损伤模型，动态失效模型和在粘着单元以及连接单元中进行损伤与失效建模的专业功能。 本章节给出了累积损伤与失效的概论和损伤产生与演化规律的概念简介，并且仅限于塑性金属材料和纤维增加材料的损伤模型。 损伤与失效模型的通用框架 Abaqus供给材料失效模型的通用建模框架，其中允许同一种的材料应用多种失效机制。材料失效就是由材料刚度的渐渐减弱而引起的材料担当载荷的力量完全丧失。刚度渐渐减弱的过程接受损伤力学建模。 为了更好的了解Abaqus中失效建模的功能，考虑简洁拉伸测试中的典型金属样品的变形。如图19.1.1-1中所示，应力应变图显示出明确的划分阶段。材料变形的初始阶段是线弹性变形〔a-b段〕，之后随着应变的