abaqus延性损伤参数怎么调？详解背后原理和操作

`Ductile damage` 下面的 `Fracture Strain` 填的是损伤起始时的等效塑性应变，不是断裂应变，很多人填错就卡在这儿。这个值对应的是材料内部孔洞开始成核聚并的那个点，应力-应变曲线上偏离硬化段开始软化的位置。单轴拉伸试样的话大概在颈缩之后，0.1到0.3之间，具体看材料，低碳钢给0.15到0.25，铝合金0.08到0.15，高强钢可能到0.3以上。应力三轴度那一列填0.3333，这是光滑圆棒拉伸试样的典型值，不给的话默认就是0.3333。

损伤演化 `Damage Evolution` 必须设，不设的话前面起始准则写了也是白写，材料会一直按塑性段算下去，PEEQ涨到1.0都不删单元。类型选 `Displacement` 还是 `Energy` 取决于你手里有什么数据。有断裂能Gf就选Energy，单位是能量/面积，mJ/mm²或者N/mm。没有Gf就选Displacement，填 `Displacement at Failure`，这个是损伤起始之后还能继续拉的那段塑性位移，单位是长度。LS-DYNA里MAT-24的FAIL是直接给失效应变，Abaqus里如果想让两者对上，把 `Displacement at Failure` 设成零，损伤一开始就删单元，相当于没有软化段。

特征长度这事必须搞清楚，不然后面位移值根本没法给。损伤演化里填的位移是等效塑性位移，等于特征长度乘以等效塑性应变的增量。一阶实体单元的特征长度取体积的立方根，壳单元取面积的平方根，梁单元取轴向长度，二阶单元取一阶的一半。C3D8R网格尺寸0.5mm的话特征长度就是0.5，你希望损伤起始后单元再多拉0.05mm才失效，`Displacement at Failure` 就填0.05。填0.5的话等于把特征长度又乘了一遍，单元能拉到变形50%才删，结果全是橡皮。反过来填0.005单元删太快，应力波还没传过去就没了，动能曲线会跳。

之前做Q345钢的圆棒拉伸模拟，验证损伤参数用的。C3D8R单元，网格0.8mm，`Fracture Strain` 给了0.22，`Displacement at Failure` 随手填了0.1，没算特征长度。提交之后力-位移曲线在颈缩后有一段平台，然后突然掉到零，跟实验曲线对不上，实验是缓慢下降的。当时第一反应是材料硬化参数有问题，把塑性段改了三遍，改完还是那个德性。后来翻帮助文档看到特征长度那段，才反应过来0.1是等效塑性位移，除以特征长度0.8得到的是应变增量0.125，损伤起始之后单元还能拉到应变0.345才删，远大于实际断裂应变0.3左右。把 `Displacement at Failure` 改成0.04，也就是0.05乘以0.8，曲线形状才对了。那台机器风扇一直响，改参数的时候还得等上一步算完才能提交，一次二十分钟，折腾到下班。

单元删除默认是开的，`Element deletion` 在材料损伤演化的子选项里，不用单独去Assign Element Type里设。损伤变量D到0.99单元就从刚度矩阵里移除了，留0.01是为了避免完全零刚度导致的数值问题。删掉的单元不贡献刚度也不贡献质量，但冲击类问题删多了质量损失会很可观，总质量掉了5%以上结果就不太可信了。输出里看 `DMICRT` 或者 `SDEG` 可以追踪损伤变量的分布，哪片区域先到1就是裂纹路径。

起始准则还可以根据应力三轴度给一条曲线，不是只给一个点。纯剪切试样三轴度接近零，带缺口的圆棒大概0.5到0.8，平面应变条件下能到1.5以上。不同三轴度对应不同的起始应变，剪切试样起始应变通常比拉伸试样大，因为孔洞长大受静水压力驱动。手动标定的时候用 `*DAMAGE INITIATION, CRITERION=DUCTILE` 下面多给几行，每行一个三轴度-应变率-起始应变的三元组。应变率那一列静态分析填0，动态分析如果要考虑应变率效应再填具体值。不标定的话就取单轴拉伸的数据，够用。

能量型演化填 `Fracture Energy`，从力-位移曲线下颈缩之后的面积除以断裂面面积估算。单位要跟模型单位制统一，mm-tonne-s制下断裂能单位是mJ/mm²，数值上等于N/mm。线性软化是默认，指数软化收敛性好一点但需要多算几个参数。混合模式选最大损伤，多个准则同时活跃的时候取D值最大的那个。

这里α=0的时候，D不是等于0吗？没看懂，为什么说D是线性？

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