Abaqus树脂弹塑性损伤本构VUMAT开发

复合材料在航空航天领域的应用非常广泛。在研究复合材料失效机理的过程中，学者们提出了许多宏观和细观尺度上的失效准则。其中应用比较广泛的宏观失效准则包括hashin准则、puck准则等。复合材料在细观尺度上的失效行为通常通过代表体积单元（RVE）模型来研究。

 RVE代表体积单元

RVE模型由纤维和树脂构成，一般假设纤维是横观各向同性线弹性材料，树脂则为弹塑性材料。本文通过在屈服准则中引入拉压非对称参量，研究了树脂的拉压不对称弹塑性损伤行为。

由于树脂的屈服行为与静水压力相关，这里采用下式所示的抛物面屈服准则。

式中J2为偏应力的第二不变量，I1为应力第一不变量，σt和σc为拉压屈服应力

采用非关联塑性流动准则，如下所示。

式中σvm为mises等效应力，P为静水压力，α为材料参数

损伤萌生准则如下所示

式中J2和I1为无损应力下的不变量。

为了降低模型的网格依赖性，损伤演化采用特征长度相关的指数模型

式中，rm为损伤内变量，am为特征长度相关的材料参数。

Melro的文章中给出了通过Simpson积分和弦截法计算Am的方法，实际计算发现通过该方法计算的am效果不是太理想，因此本文未对am进行迭代，直接采用其初值进行仿真计算，如下所示。

计算流程如下

计算流程图

根据上文的弹塑性损伤模型编写了vumat子程序，并通过单胞模型进行了验证，计算结果如下图所示。

abaqus单胞模型

拉伸载荷下的应力应变曲线

压缩载荷下的应力应变曲线