之前材料压溃断裂一直用Ls-dyna计算的,但考虑Abaqus利用Python参数化建模的优越性,所以采用Abaqus分析材料的压溃断裂。对标Ls-dyna的双线性塑性材料模型MAT-24,考虑失效应变这一个断裂指标。
材料参数:这里选择Abaqus中最常用的金属断裂模型——Ductile Damage(延性损伤),材料参数如下:
材料参数模型(热膨胀可忽略)
其中关于损伤失效的参数为
*Damage Initiation, criterion=DUCTILE ****
0.1, 0.3333, 0.
损伤开始,需要指定损伤应变,应力三轴度,应变率
*Damage Evolution, type=DISPLACEMENT
0.0,
损伤演化,需要指定演化路径,比如这里指定位移为零
参考USim大佬公众号给的应力三轴度图表,这里简单地取0.3333。
分析步:为了计算效率,这里采用显式分析,时间为1e-4
显示分析步
模型:采用一个正方体C3D8R单元,背面的三个面施加对称约束,+Z面给定一个幅值为1的位移载荷。
长宽高均为1的正方体
结果:提取该单元的应变和Mises应力,给了不同的损伤起始应变和损伤演化断裂位移,最后的结果如下图
很明显,损伤开始的起裂应变(Fracture Strain)就是材料损伤开始的等效塑性应变,而损伤演化中的位移类型中指定的失效位移(Displacement at Failure)就是从损伤开始到材料完全失效断裂的位移值。
注意Fracture和Failure这两个单词的区别,Fracture可理解为金属材料内部孔洞的成核、生长和聚并形成的微裂纹对材料性能的软化影响,Failure是材料的完全失效,即不能承载,发生整个材料的完全断裂。而Ls-dyna中MAT-24材料中的失效应变用的FAIL,即失效应变,如果想让两者一致,在Abaqus中只需指定Displacement at Failure为零,即开始损伤就定为失效。
另外,损伤演化一定要指定,否则整个失效模型无效,如图中蓝色的点线,没有给定损伤演化,则材料按照给定的塑性参数计算响应。
PEEQ=0.2971, Mises = 443
PEEQ=0.3265, Mises = 395 (材料开始软化)
PEEQ=0.4929, Mises = 15.88
接近失效应变(位移),下一帧单元失效,直接删除。
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