从实验数据校准Abaqus材料模型的方法研究

支持添加对自定义校准行为，这将在“校准行为”对话框中显示为新选项。Abaqus/CAE在计算材料性能和绘制材料响应曲线时，假设材料是完全不可压缩的。

在此只介绍Abaqus自带的行为校准：

Calibrating data for isotropic elastic material behavior
Calibrating data for isotropic elastic-plastic material behavior
Calibrating data for hyperelasticity with permanent set

A. 各向同性弹性材料性能的校准数据

各向同性弹性校准行为使您能够从校准数据集导出各向同性弹性数据(杨氏模量和泊松比)，并将这些材料常数应用于模型中材料定义的弹性材料属性。

从Model Tree中，展开Calibrations容器并双击Behaviors。出现“创建校准行为”对话框。

   各向同性弹性
 

输入材料校准行为的名称，选择弹性各向同性，然后单击“继续”。出现“编辑行为”对话框。

   编辑行为对话框
 

从参数集1选项中，执行以下操作来计算杨氏模量的值：

从数据集列表中，选择要计算杨氏模量的数据。点击计算器图标。Abaqus/CAE计算杨氏模量并将其值显示在杨氏模量标签的右侧。

(为了更好的拟合弹性段，通过上一节对数据重新截取，只截取初始的弹性段数据，并保存为DataSet-1-elastic)

从参数集2选项中，执行以下操作计算泊松比的值:

  从“数据集”列表中选择要计算泊松比的数据。点击计算机图标。Abaqus/CAE计算泊松比并将其值显示在泊松比标签的右侧。

在这里应该注意，应该选择的数据集为第一列 纵向应变，第二列 横向应变；且均为绝对值

   作为演示，随意给出一组数据
 

   计算泊松比
 

最后，从“材料”列表中，选择要应用此校准行为的材料定义;或单击以创建此校准行为的新材料定义。有关定义新材质模型的详细信息，请参见创建或编辑材质。

   定义新材料，命名后直接ok
 

单击OK保存各向同性弹性行为到所选材料模型。

   选择定义的新材料名称
 

Abaqus/CAE将新的行为添加到模型树中，并将指定的杨氏模量和泊松比添加到指定材料的弹性材料属性中。

   各向同性材料定义完成
 

B. 各向同性弹塑性材料性能标定数据

各向同性弹塑性校准行为能够推导各向同性弹塑性材料的行为。

从Model Tree中，展开Calibrations容器并双击Behaviors。出现“创建校准行为”对话框。输入材料校准行为的名称，选择弹性塑料各向同性，然后单击“继续”。出现“编辑行为”对话框。

   弹塑性行为校准
 

在弹塑性数据选项中，执行以下操作:

  展开“数据集”列表并选择要从中计算第一组校准值的数据。

在极限点选项中，单击以自动计算极限点，或者单击并从视口中选择极限点。Abaqus/CAE将绘制视图中的极限点，并在对话框中显示其坐标。

在屈服点选项中，单击并从视窗中选择Yield点。Abaqus/CAE在视图中原点和屈服点之间绘制一条线，在对话框中显示屈服点的坐标，并计算杨氏模量并将其值显示在杨氏模量标签的右侧。

   定义极限点和屈服点
 

通过以下任意一种方式选择此材料校准的苏醒点点:

  ①将塑性点滑块向右拖动以计算更多的塑性点，或将滑块向左拖动以计算更少的塑性点。

②点击箭头从视窗中挑选塑性点。

Abaqus/CAE将塑料数据点添加到对话框中的表中。如果您想进一步定制塑料数据，可以编辑这些数据中的任何一个。

   滑块在左
 

   滑块右移，塑性点增多
 

同理，从泊松比数据选项中，选择要计算泊松比的数据。点击。Abaqus/CAE计算泊松比，在泊松比域中显示它的值，并在视窗中绘制它。如果需要，您可以通过更改字段中的值来调整泊松比的计算值。也就是也可以直接给出泊松比的值。

   直接给定泊松比
 

最后，从“材料”列表中，选择要应用此校准行为的材料;或单击右侧图标以创建此校准行为的新材料。如果指定了材料定义，Abaqus/CAE将各向同性弹塑性校准行为参数映射到该材料定义的弹塑性材料行为。注意:当您将数据从校准行为映射到材料定义时，所选材料中的任何弹性或塑性材料行为都会被覆盖。

   创建材料，应用校准模型
 

   材料管理器中检查
 

   各向同性弹塑性模型材料定义
 

C. 使用永久集校准超弹性数据

具有永久集的超弹性校准行为能够从弹性体和热塑性体的加载，卸载和循环加载的单轴和双轴数据集中提取塑性和超弹性材料行为及穆林斯效应。用户可以从单轴测试、双轴测试或从两种类型的测试中提取数据。校正过程包括以下步骤：

1. 将单轴和/或双轴测试数据文件作为新数据集上传至Abaqus/CAE。

2. 从上传的数据文件中提取加载、卸载和重新加载循环以及永久集数据，并为每个周期的加载、卸载和重新加载阶段创建单独的数据集。

3. 如果需要，请选择要从材料性能计算中排除的任何数据循环。

4. 从视图中选择屈服点，如果需要，编辑主加载数据集上的单个点，以创建更平滑的曲线。永久设置的曲线是基于当前的屈服点，所以当你选择一个新的屈服点时，这些曲线也会改变。

5. 一旦确定了想要用于材料性能的测试数据集，并且指定了主曲线选项，就可以从所选数据指派材料性能。Abaqus/CAE将塑性、超弹性和Mullins效应材料的行为映射到选择的材料。

具体步骤如下：

从Model Tree中，展开Calibrations容器并双击Behaviors。出现“创建校准行为”对话框。输入材料校准行为的名称，选择Hyperelasticity with permanent set，然后单击Continue。出现“编辑行为”对话框。

   超弹性行为定义
 

从单轴或双轴选项卡页面执行以下步骤:

a. 选择提取数据以校准马林斯效应的周期。默认情况下，Abaqus/CAE提取最后一次卸载和重新加载曲线。

  选择Last cycle found，从提供的测试数据中的每个应变水平提取最后卸载和重新加载曲线。

  选择First cycle found，从提供的测试数据中的每个应变水平中提取第一个卸载和重新加载曲线。

   提取形式设置
 

b. 展开“数据集”列表，然后从中选择要计算单轴或双轴数据测试校准值的数据。点击"计算器"图标。Abaqus/CAE提取每个循环应变水平的初始加载曲线、指定卸载和再加载曲线以及永久集曲线，然后为每个循环应变水平的每个分量创建新的校准数据集。每个新数据集在单轴测试数据集或双轴测试数据集选项中可用，并在视口中绘制。

   导入了一组材料3次单轴连续加卸载曲线，并保存为数据集-reloading
   

   选择数据集并计算，自动创建新的校准数据集
   

c. 切换要在材料校准计算中包含的单个加载、卸载或重新加载数据集。当您在数据集上切换时，Abaqus/CAE将在视窗中显示其相应的X-Y曲线。您可以选择以下任何一项:

   选择All以包含在所选测试数据文件中找到的所有原始数据。

   all
 

   选择Primary以包含来自主加载曲线的数据。

   Primary
 

   选择unloading以包括每个循环应变水平的卸载曲线中的数据，或展开此容器以选择单个卸载曲线。

   unloading
 

   选择reloading以包括来自每个循环应变水平的重新加载曲线的数据，或展开此容器以选择单个重新加载曲线。

   reloading
 

   选择prermanent set以包括来自两个永久集曲线的数据，或展开此容器以选择与应力或应变相关的组合。

   prermanent set
 

e. 在Yield Point选项中，执行以下任一操作:

   单击箭头，并从视图中选择主曲线上的屈服点。

   或者点击铅笔，输入应变值或应力值;

   主曲线屈服点
 

如果需要，可以从单轴或双轴选项卡页面提取第二个数据集。如果同时提取单轴和双轴测试数据，Abaqus/CAE在计算材料行为时默认同样权重应用这些数据。如果希望某个数据集在这些计算中具有更大的权重，请从Options选项卡页执行以下步骤:

在“材料属性”选项中，将“权重”滑块拖动到要在材料行为计算中分配更大权重的数据类型(单轴或双轴)。指定相对权重的选择是基于线性插值还是对数插值。

   拟合权重和插值类型
 

最后，同理，从“材料”列表中，选择要应用此校准行为的材料;或单击以创建此校准行为的新材料。单击OK。Abaqus/CAE更新新的校准行为，并将具有永久设置校准行为参数的超弹性映射到该材料定义的超弹性、塑性和Mullins效应材料行为。注意:当将数据从校准行为映射到材料定义时，所选材料中的任何超弹性、塑性或马林斯效应材料行为都会被覆盖。

   将该行为赋予材料
 

   验证定义的材料

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