基于均一化方法的Trip钢本构模型在Abaqus umat子程序实现

一、问题提出

TRIP钢是一种典型的多相复合材料，且在形变过程中会发生马氏体相变，采用传统的本构模型难以准确地描述其力学行为。但是可以在建立马氏体相变和宏观应变的关系基础上，采取细观力学的方法对TRIP钢的四种组织相进行均一化处理，从而获得其宏观的应力应变关系。附件的文献提出了TRIP钢双层均一化模型。根据夹杂为弹性和弹塑性的情况，采用Eshelby-Mori-Tanaka方法对参与相变的残余奥氏体A和相变马氏体M进行均一化处理，获得A+M相的应力应变关系;采用Gladman型应力混合法则算法将铁素体F和贝氏体B的均一化为F+B相，并与A+M相再一次进行均一化处理，最终获得TRIP钢的整体均一化模型。

二、子程序编写

根据文献提出的方法，参照如下的子程序编写框架，可以在Abaqus中的umat里实现TRIP钢双层均一化本构模型：

三、模型验证

这里采用单单元模型进行子程序验证，单元类型选择减缩积分单元C3D8R，如图4-5(a)所示。建立了一个10mm X 10mm X 1.4mm的模型。在Abaqus有限元软件中设立的边界条件为:(1)将节点1, 2, 3, 4设置为X面镜像，即X轴方向的位移自由度及绕Y轴和Z轴的转动自由度为0(U1=UR2=UR3=0);  (2)将节点3, 4, _5, 6设置为对Y面镜像，即(U2=UR1=UR3=0) ;  (3)将节点2,  3,  6,    7设置为对Z面镜像，即(U3=UR1=UR2=0);  (4)对节点_5, 6, 7, 8构成的面施加一个X方向的位移来模拟实际的单向拉伸实验(U 1=2.5 )。图4-5 (b)所示为单元的变形示意图，其中虚的红线框架为变形前的形状，绿色实体框架为变形后的形状。

对于有些Trip钢，由于不含有贝氏体成分，则可以对子程序进行相应修改和删除。

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