探索abaqus三维复合材料弹塑性+渐进损伤本构模型（3D VUMAT）

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，这篇帖子主要是根据一篇已发表的SCI文章，使用Fortran语言在Vumat中建立三维平纹织物复合材料弹塑性、渐进损伤本构模型。平纹织物复合材料在1方向和2方向丝束性能近似相同。

首先介绍该子程序的使用方法与效果

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。赋给材料方向，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

3. 建立显示Explicit计算时间步，时间0.005，在场输出中勾选输出 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，此处不再赘述。此处划分为一个单元，使用12方向往复加载卸载。建立Job，提交模型前在Job中选择该子程序，设置双精度计算。

5. 查看结果，等效塑性应变在卸载时没有变化，再次加载时剪切应力按照原来的路径返回，剪切损伤在卸载时也保持不变。

6. 将该子程序应用在低速冲击模型中，可以顺利运行。

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，是柯西应力，S0是柔度矩阵，;是弹性应变。

考虑损伤，有效应力与实际的应力之间的关系为：

损伤演化准则为：

上述R大于1时，损伤起始，计算w：

然后计算损伤系数D：

塑性判断

等效应力：

a66=0.146为实验获取的值。

流动应力：

为初始屈服应力，n=3.58和A=7.18e-8为实验值，屈服时有

使用关联流动法则：

等效塑性应变增量根据下式计算：

接下来迭代求解，得到当前应力值。

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