Abaqus复合材料3D Hashin失效准则与Vumat脆性断裂模拟

对于纤维增强复合材料的模拟，在ABAQUS中，集成了二维Hashin失效准则与多种损伤演化准则，但缺少三维的复合材料本构模型。

参考已有的3Dhashin失效准则编写复合材料脆性断裂子程序。

首先介绍该子程序的使用方法

1.在ABAQUS中建立三维复合材料模型，这里建立一个简单的方块。1,2方向分别表示丝束的方向，3方向表示垂直于1，2的方向，也就是面外方向。

2.建立材料属性（图片中材料参数为假设值）

表1 16个参数对应含义

1

2

3

4

5

6

7

8

E11

E22

E33

G12

G13

G23

U12

U13

9

10

11

12

13

14

15

16

U23

1方向拉伸强度

1方向压缩强度

2方向拉伸强度

2方向压缩强度

12方向剪切强度

13方向剪切强度

23方向剪切强度

3.建立显示Explicit计算时间步，在场变量中勾选输出 SDV和 STATUS.

4.划分网格，赋给Explicit 3D stress单元类型，边界条件根据需要设定即可。此处划分为一个单元，单向加载。建立Job，提交模型前在Job中选择该子程序，进行计算。

5.查看结果，满足失效准则后无承载，单元被删除。

子程序输出的state1-6为储存的应变（顺序为11 22 33 12 23 13），state7为单元删除变量，state8-11为Hashin失效判断系数（0~1）。

接下来简要介绍该子程序的相关理论

弹性阶段总应力与总弹性应变之间的关系为

式中，σ是柯西应力，S0是柔度矩阵，ε是弹性应变。

泊松比vij的值表示材料在i方向上受力时，在j方向上的横向应变。满足vijEii=vjiEjj。

Hashin失效准则：

1.纤维拉伸失效模式：

2.纤维压缩失效模式：

3.基体拉伸失效模式：

4.基体压缩失效模式：

XT为1方向（纤维方向）拉伸强度，Xc为压缩强度，Yt为2方向（基体方向）拉伸强度，Yc为压缩强度，S12,S23,S13均为剪切强度，以上1~4任意一失效模式满足，立即删除单元。

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