ABAQUS_材料本构模型与编程

材料本构模型及编程-ABAQUS-UMAT

材料本构模型及编程实现：简介

1、什么时候用用户定义材料（User-defined material, UMAT）？

很简单，当ABAQUS没有提供我们需要的材料模型时。所以，在决定自己定义一种新的材料模型之前，最好对ABAQUS已经提供的模型心中有数，并且尽量使用现有的模型，因为这些模型已经经过详细的验证，并被广泛接受。

2、好学吗？需要哪些基础知识？

先看一下ABAQUS手册（ABAQUS Analysis User's Manual）里的一段话：

Warning: The use of this option generally requires considerable expertise. The user is cautioned that the imple mentation of any realistic constitutive model requires extensive development and testing. Initial testing on a s ingle element model with prescribed traction loading is strongly recommended.

但这并不意味着非力学专业，或者力学基础知识不很丰富者就只能望洋兴叹，因为我们的任务不是开发一套完整的有限元软件，而只是提供一个描述材料力学性能的本构方程（Constitutive equation）而已。当然，最基本的一些概念和知识还是要具备的，比如

应力(stress),应变（strain）及其分量；volumetric part和deviatoric part；模量（modulus）、泊松比(Poisson’s ratio)、拉美常数(Lame constant)；矩阵的加减乘除甚至求逆；还有一些高等数学知识如积分、微分等。

3、UMAT的基本任务？

我们知道，有限元计算（增量方法）的基本问题是：

已知第n步的结果（应力，应变等），；然后给出一个应变增量, 计算新的应力。UMAT要完成这一计算，并要计算Jacobian矩阵DDSDDE(I,J) =。是应力增量矩阵（张量或许更合适），是应变增量矩阵。DDSDDE(I,J) 定义了第J个应变分量的微小变化对第I 个应力分量带来的变化。该矩阵只影响收敛速度，不影响计算结果的准确性（当然，不收敛自然得不到结果）。

4、怎样建立自己的材料模型？

本构方程就是描述材料应力应变（增量）关系的数学公式，不是凭空想象出来的，而是根据实验结果作出的合理归纳。比如对弹性材料，实验发现应力和应变同步线性增长，所以用一个简单的数学公式描述。为了解释弹塑性材料的实验现象，又提出了一些弹塑性模型，并用数学公式表示出来。

对各向同性材料（Isotropic material）,经常采用的办法是先研究材料单向应力-应变规律（如单向拉伸、压缩试验），并用一数学公式加以描述，然后把讲该规律推广到各应力分量。这叫做“泛化“(generalization)。

5、一个完整的例子及解释

下面这个UMAT取自ABAQUS手册，是一个用于大变形下的弹塑性材料模型。希望我的注释能帮助初学者理解。需要了解J2理论。SUBROUTINE UMAT(STRESS,STATEV,DDSDDE,SSE,SPD,SCD,RPL,DDSDDT,

1 DRPLDE,DRPLDT,STRAN,DSTRAN,TIME,DTIME,TEMP,DTEMP,PREDEF,DPRED,

2 CMNAME,NDI,NSHR,NTENS,NSTATV,PROPS,NPROPS,COORDS,DROT,

3 PNEWDT,CELENT,DFGRD0,DFGRD1,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,KSTEP,KINC)

STRESS--应力矩阵，在增量步的开始，保存并作为已知量传入UMAT ；在增量步的结束应该保存更新的应力；

STRAN--当前应变，已知。

DSTRAN—应变增量，已知。

STATEV--状态变量矩阵，用来保存用户自己定义的一些变量，如累计塑性应变，粘弹性应变等等。增量步开始时作为已知量传入，增量步结束应该更新；

DDSDDE=。需要更新

DTIME—时间增量dt。已知。

NDI—正应力、应变个数,对三维问题、轴对称问题自然是3（11,22,33），平面问题是2(11,22)；已知。

NSHR —剪应力、应变个数，三维问题时3(12,13,23)，轴对称问题是1(12)；已知。

NTENS=NTENS NSHR，已知。

PROPS材料常数矩阵，如模量啊，粘度系数啊等等；作为已知量传入，已知。

DROT—对finite strain问题，应变应该排除旋转部分，该矩阵提供了旋转矩阵，详见下面的解释。已知。

PNEWDT—可用来控制时间步的变化。如果设置为小于1的数，则程序放弃当前计算，并用新的时间增量DTIME X PNEWDT作为新的时间增量计算；这对时间相关的材料如聚合物等有用；如果设为大余1的数，则下一个增量步加大DTIME为DTIME X PNEWDT。可以更新。

其他变量含义可参看手册，暂时用不到。

C

INCLUDE 'ABA_PARAM.INC'

定义了一些参数，变量什么的，不用管

C

CHARACTER*8 CMNAME

C

DIMENSION STRESS(NTENS),STATEV(NSTATV),DDSDDE(NTENS,NTENS),

1 DDSDDT(NTENS),DRPLDE(NTENS),STRAN(NTENS),DSTRAN(NTENS),

2 PREDEF(1),DPRED(1),PROPS(NPROPS),COORDS(3),DROT(3,3),

3 DFGRD0(3,3),DFGRD1(3,3)

矩阵的尺寸声明

C

C LOCAL ARRAYS

C ----------------------------------------------------------------

C EELAS - ELASTIC STRAINS

C EPLAS - PLASTIC STRAINS

C FLOW - DIRECTION OF PLASTIC FLOW

C ----------------------------------------------------------------

C

局部变量，用来暂时保存弹性应变、塑性应变分量以及流动方向

DIMENSION EELAS(6),EPLAS(6),FLOW(6)

C

PARAMETER(ZERO=0.D0,ONE=1.D0,TWO=2.D0,THREE=3.D0,SIX=6.D0,

1 ENUMAX=.4999D0,NEWTON=10,TOLER=1.0D-6)

C

C ----------------------------------------------------------------

C UMAT FOR ISOTROPIC ELASTICITY AN

D ISOTROPIC MISES PLASTICITY

C CANNOT BE USE

D FOR PLAN

E STRESS

C ----------------------------------------------------------------

C PROPS(1) - E

C PROPS(2) - NU

C PROPS(3..) - SYIEL

D AN HARDENING DATA

C CALLS HARDSUB FOR CURVE OF YIEL

D STRESS VS. PLASTIC STRAIN

C ----------------------------------------------------------------

C

C ELASTIC PROPERTIES

C

获取杨氏模量，泊松比，作为已知量由PROPS向量传入

EMOD=PROPS(1) E

ENU=PROPS(2) ν

EBULK3=EMOD/(ONE-TWO*ENU) 3K

EG2=EMOD/(ONE ENU) 2G

EG=EG2/TWO G

EG3=THREE*EG 3G

ELAM=(EBULK3-EG2)/THREE λ

DO K1=1,NTENS

DO K2=1,NTENS

DDSDDE(K1,K2)=ZERO

END DO

END DO

弹性部分，Jacobian矩阵很容易计算

注意，在ABAQUS中，剪切应变采用工程剪切应变的定义，所以剪切部分模量是G而不是2G!

C

C ELASTIC STIFFNESS

C

DO K1=1,NDI

DO K2=1,NDI

DDSDDE(K2,K1)=ELAM

END DO

DDSDDE(K1,K1)=EG2 ELAM

END DO

DO K1=NDI 1,NTENS

DDSDDE(K1,K1)=EG

END DO

C

C RECOVER ELASTIC AN

D PLASTIC STRAINS AND ROTAT

E FORWARD

C ALSO RECOVER EQUIVALENT PLASTIC STRAIN

C

读取弹性应变分量，塑性应变分量，并旋转（调用了ROTSIG），分别保存在EELAS和EPLAS中；CALL ROTSIG(STATEV( 1),DROT,EELAS,2,NDI,NSHR)

CALL ROTSIG(STATEV(NTENS 1),DROT,EPLAS,2,NDI,NSHR)

读取等效塑性应变

EQPLAS=STATEV(1 2*NTENS)

先假设没有发生塑性流动，按完全弹性变形计算试算应力

C

C CALCULATE PREDICTOR STRESS AN

D ELASTIC STRAIN

C

DO K1=1,NTENS

DO K2=1,NTENS

STRESS(K2)=STRESS(K2) DDSDDE(K2,K1)*DSTRAN(K1)

END DO

EELAS(K1)=EELAS(K1) DSTRAN(K1)

END DO

C计算Mises应力

C CALCULATE EQUIVALENT VON MISES STRESS

C

SMISES=(STRESS(1)-STRESS(2))**2 (STRESS(2)-STRESS(3))**2

1 (STRESS(3)-STRESS(1))**2

DO K1=NDI 1,NTENS

SMISES=SMISES SIX*STRESS(K1)**2

END DO

SMISES=SQRT(SMISES/TWO)

C 根据当前等效塑性应变，调用HARDSUB得到对应的屈服应力

C GET YIEL

D STRESS FROM TH

E SPECIFIED HARDENING CURVE C

NVALUE=NPROPS/2-1

CALL HARDSUB(SYIEL0,HARD,EQPLAS,PROPS(3),NVALUE)

C

C DETERMINE IF ACTIVELY YIELDING

C 如果Mises应力大余屈服应力，屈服发生，计算流动方向

IF (SMISES.GT.(ONE TOLER)*SYIEL0) THEN

C

C ACTIVELY YIELDING

C SEPARATE THE HYDROSTATIC FROM THE DEVIATORIC STRESS C CALCULATE THE FLOW DIRECTION

C

SHYDRO=(STRESS(1) STRESS(2) STRESS(3))/THREE

DO K1=1,NDI

FLOW(K1)=(STRESS(K1)-SHYDRO)/SMISES

END DO

DO K1=NDI 1,NTENS

FLOW(K1)=STRESS(K1)/SMISES

END DO

C根据J2理论并应用Newton-Rampson方法求得等效塑性应变增量

C SOLVE FOR EQUIVALENT VON MISES STRESS

C AN

D EQUIVALENT PLASTIC STRAIN INCREMENT USING NEWTON ITERATION C

SYIELD=SYIEL0

DEQPL=ZERO

DO KEWTON=1,NEWTON

RHS=SMISES-EG3*DEQPL-SYIELD

DEQPL=DEQPL RHS/(EG3 HARD)

CALL HARDSUB(SYIELD,HARD,EQPLAS DEQPL,PROPS(3),NVALUE)

IF(ABS(RHS).LT.TOLER*SYIEL0) GOTO 10

END DO

C

C WRITE WARNING MESSAGE TO THE .MSG FILE

C

WRITE(7,2) NEWTON

2 FORMAT(//,30X,'***WARNING - PLASTICITY ALGORITHM DID NOT ',

1 'CONVERGE AFTER ',I3,' ITERATIONS')

10 CONTINUE

C更新应力，应变分量

C UPDATE STRESS, ELASTIC AN

D PLASTIC STRAINS AND

C EQUIVALENT PLASTIC STRAIN

C

DO K1=1,NDI

STRESS(K1)=FLOW(K1)*SYIELD SHYDRO

EPLAS(K1)=EPLAS(K1) THREE/TWO*FLOW(K1)*DEQPL

EELAS(K1)=EELAS(K1)-THREE/TWO*FLOW(K1)*DEQPL

END DO

DO K1=NDI 1,NTENS

STRESS(K1)=FLOW(K1)*SYIELD

EPLAS(K1)=EPLAS(K1) THREE*FLOW(K1)*DEQPL

EELAS(K1)=EELAS(K1)-THREE*FLOW(K1)*DEQPL

END DO

EQPLAS=EQPLAS DEQPL

C

C CALCULATE PLASTIC DISSIPATION

C

SPD=DEQPL*(SYIEL0 SYIELD)/TWO

C

C 计算塑性变形下的Jacobian矩阵

FORMULATE THE JACOBIAN (MATERIAL TANGENT)

C FIRST CALCULATE EFFECTIVE MODULI

C

EFFG=EG*SYIELD/SMISES

EFFG2=TWO*EFFG

EFFG3=THREE/TWO*EFFG2

EFFLAM=(EBULK3-EFFG2)/THREE

EFFHRD=EG3*HARD/(EG3 HARD)-EFFG3

c...

if (props(7).lt..001) go to 99

c...

DO K1=1,NDI

DO K2=1,NDI

DDSDDE(K2,K1)=EFFLAM

END DO

DDSDDE(K1,K1)=EFFG2 EFFLAM

END DO

DO K1=NDI 1,NTENS

DDSDDE(K1,K1)=EFFG

END DO

DO K1=1,NTENS

DO K2=1,NTENS

DDSDDE(K2,K1)=DDSDDE(K2,K1) EFFHRD*FLOW(K2)*FLOW(K1)

END DO

END DO

c...

99 continue

c...

ENDIF

C将弹性应变，塑性应变分量保存到状态变量中，并传到下一个增量步C STORE ELASTIC AND (EQUIVALENT) PLASTIC STRAINS

C IN STATE VARIABLE ARRAY

C

DO K1=1,NTENS

STATEV(K1)=EELAS(K1)

STATEV(K1 NTENS)=EPLAS(K1)

END DO

STATEV(1 2*NTENS)=EQPLAS

C

RETURN

END

c...

c...子程序，根据等效塑性应变，利用插值的方法得到对应的屈服应力

SUBROUTINE HARDSUB(SYIELD,HARD,EQPLAS,TABLE,NVALUE)

C

INCLUDE 'ABA_PARAM.INC'

C

DIMENSION TABLE(2,NVALUE)

C

PARAMETER(ZERO=0.D0)

C

C SET YIEL

D STRESS TO LAST VALU

E O

F TABLE, HARDENIN

G TO ZERO C

SYIELD=TABLE(1,NVALUE)

HARD=ZERO

C IF MORE THAN ONE ENTRY, SEARCH TABLE

C

IF(NVALUE.GT.1) THEN

DO K1=1,NVALUE-1

EQPL1=TABLE(2,K1 1)

IF(EQPLAS.LT.EQPL1) THEN

EQPL0=TABLE(2,K1)

IF(EQPL1.LE.EQPL0) THEN

WRITE(7,1)

1 FORMAT(//,30X,'***ERROR - PLASTIC STRAIN MUST BE `,

1 `ENTERED IN ASCENDING ORDER')

CALL XIT

ENDIF

C

C CURRENT YIEL

D STRESS AND HARDENING

C

DEQPL=EQPL1-EQPL0

SYIEL0=TABLE(1,K1)

SYIEL1=TABLE(1,K1 1)

DSYIEL=SYIEL1-SYIEL0

HARD=DSYIEL/DEQPL

SYIELD=SYIEL0 (EQPLAS-EQPL0)*HARD GOTO 10

ENDIF

END DO

10 CONTINUE

ENDIF

RETURN

END

ABAQUS中的三种混凝土本构模型(20200706140516)

ABAQUS用连续介质的方法建立描述混凝土模型不采用宏观离散裂纹的方法描述裂纹的水平的在每一个积分点上单独计算其中。 低压力混凝土的本构关系包括： Con crete Smeared cracki ng model (ABAQUS/Sta ndard) Concrete Brittle cracki ng model (ABAQUS/Explicit) Con crete Damage plasticity model 高压力混凝土的本构关系： Cap model 1、ABAQUS/Standard 中的弥散裂缝模型Concrete Smeared cracking model (ABAQUS/Standard): 只能用于ABAQUS/Standard 中 裂纹是影响材料行为的最关键因素，它将导致开裂以及开裂后的材料的各向异性 用于描述：单调应变、在材料中表现出拉伸裂纹或者压缩时破碎的行为 在进行参数定义式的Keywords: *CONCRETE *TENSION STIFFENING *SHEAR RETENTION *FAILURE RATIOS 2、ABAQUS/Explicit 中脆性破裂模型Concrete Brittle cracking model (ABAQUS/Explicit): 适用于拉伸裂纹控制材料行为的应用或压缩失效不重要，此模型考虑了由于裂纹引起的材料 各向异性性质，材料压缩的行为假定为线弹性，脆性断裂准则可以使得材料在拉伸应力过大 时失效。 在进行参数定义式的Keywords *BRITTLE CRACKING, *BRITTLE FAILURE, *BRITTLE SHEAR 3、塑性损伤模型Concrete Damage plasticity model : 适用于混凝土的各种荷载分析，单调应变，循环荷载，动力载荷，包含拉伸开裂(cracking)和压缩破碎(crushing)，此模型可以模拟硬度退化机制以及反向加载刚度恢复的混凝土力学特性 在进行参数定义式的Keywords: *CONCRETE DAMAGED PLASTICITY *CONCRETE TENSION STIFFENING *CONCRETE COMPRESSION HARDENING *CONCRETE TENSION DAMAGE

本人学习abaqus五年的经验总结-让你比做例子快十倍

第二章 ABAQUS 基本使用方法 [2](pp15)快捷键：Ctrl+Alt+左键来缩放模型；Ctrl+Alt+中键来平移模型；Ctrl+Alt+右键来旋转模型。 ②(pp16)ABAQUS/CAE 不会自动保存模型数据，用户应当每隔一段时间自己保存模型以避免意外丢失。 [3](pp17)平面应力问题的截面属性类型是Solid（实心体）而不是Shell（壳）。 ABAQUS/CAE 推荐的建模方法是把整个数值模型（如材料、边界条件、载荷等）都直接定义在几何模型上。载荷类型Pressure 的含义是单位面积上的力，正值表示压力，负值表示拉力。 [4](pp22)对于应力集中问题，使用二次单元可以提高应力结果的精度。 [5](pp23)Dismiss 和Cancel 按钮的作用都是关闭当前对话框，其区别在于：前者出现在包含只读数 据的对话框中；后者出现在允许作出修改的对话框中，点击Cancel 按钮可关闭对话框，而不保存 所修改的内容。 [6](pp26)每个模型中只能有一个装配件，它是由一个或多个实体组成的，所谓的“实体”（instance） 是部件（part）在装配件中的一种映射，一个部件可以对应多个实体。材料和截面属性定义在部件上，相互作用（interaction）、边界条件、载荷等定义在实体上，网格可以定义在部件上或实体上，对求解过程和输出结果的控制参数定义在整个模型上。 [7](pp26) ABAQUS/CAE 中的部件有两种：几何部件（native part）和网格部件（orphan mesh part）。 创建几何部件有两种方法：（1）使用Part 功能模块中的拉伸、旋转、扫掠、倒角和放样等特征来直 接创建几何部件。（2）导入已有的CAD 模型文件，方法是：点击主菜单File→Import→Part。网格部件不包含特征，只包含节点、单元、面、集合的信息。创建网格部件有三种方法：（1）导入ODB 文件中的网格。（2）导入INP 文件中的网格。（3）把几何部件转化为网格部件，方法是：进入Mesh 功能模块，点击主菜单Mesh→Create Mesh Part。 [8](pp31)初始分析步只有一个，名称是initial，它不能被编辑、重命名、替换、复制或删除。在初始分析步之后，需要创建一个或多个后续分析步，主要有两大类：（1）通用分析步（general analysis step）可以用于线性或非线性分析。常用的通用分析步包含以下类型： —Static, General: ABAQUS/Standard 静力分析 —Dynamics, Implicit: ABAQUS/Standard 隐式动力分析 —Dynamics, Explicit: ABAQUS/ Explicit 显式动态分析 （2）线性摄动分析步（linear perturbation step）只能用来分析线性问题。在ABAQUS/Explicit 中 不能使用线性摄动分析步。在ABAQUS/Standard 中以下分析类型总是采用线性摄动分析步。 —Buckle: 线性特征值屈曲。 —Frequency: 频率提取分析。 —Modal dynamics: 瞬时模态动态分析。 —Random response: 随机响应分析。 —Response spectrum: 反应谱分析。 —Steady-state dynamics: 稳态动态分析。 [9]（pp33）在静态分析中，如果模型中不含阻尼或与速率相关的材料性质，“时间”就没有实际的物 理意义。为方便起见，一般都把分析步时间设为默认的 1。每创建一个分析步，ABAQUS/CAE 就会自动生成一个该分析步的输出要求。 [10] （pp34）自适应网格主要用于ABAQUS/Explicit 以及ABAQUS/Standard 中的表面磨损过程 模拟。在一般的ABAQUS/Standard 分析中，尽管也可设定自适应网格，但不会起到明显的作用。 Step 功能模块中，主菜单Other→Adaptive Mesh Domain 和Other→Adaptive Mesh Controls 分别 设置划分区域和参数。 [11]（pp37）使用主菜单Field 可以定义场变量（包括初始速度场和温度场变量）。有些场变量与分析步有关，也有些仅仅作用于分析的开始阶段。使用主菜单Load Case 可以定义载荷状况。载荷状况由一系列的载荷和边界条件组成，用于静力摄动分析和稳态动力分析。

abaqus复合材料

复合材料不只是几种材料的混合物。它具有普通材料所没有的一些特性。它在潮湿和高温环境，冲击，电化学腐蚀，雷电和电磁屏蔽环境中具有与普通材料不同的特性。 复合材料的结构形式包括层压板，三明治结构，微模型，编织预成型件等。 复合材料的结构和材料具有同一性，并且可以在结构形成时同时确定材料分布。它的性能与制造过程密切相关，但是制造过程很复杂。由于复合结构不同层的材料特性不同，复合结构在复杂载荷作用下的破坏模式和破坏准则是多种多样的。 在ABAQUS中，复合材料的分析方法如下 1，造型 它的结构形式决定了它的建模方法，并且可以使用基于连续体的壳单元和常规壳单元。复合材料被广泛使用，但是复合材料的建模是一个困难。铺设复杂的结构光需要一个月 2，材料

使用薄片类型（层材料）建立材料参数。材料参数可以工程参数的形式给出，或者材料强度数据可以通过子选项给出。这种材料仅使用平面应力问题。 ABAQUS可以通过两种方式定义层压板：复合截面定义和复合层压板定义 复合截面定义对每个区域使用相同的图层属性。这样，我们只需要建立壳体组合即可将截面属性分配给二维（在网格中定义的常规壳体元素）或三维（三维的大小应与壳体中给定的厚度一致）。基于网格中定义的连续体的壳单元） ABAQUS复合材料分析方法介绍 复合叠加定义是由复合布局管理器定义的，它主要用于在模型的不同区域中构造不同的层。因此，应在定义之前对区域进行划分，并且应将不同的层分配给不同的区域。可以根据常规外壳的元素和属性进行定义。 传统的壳单元定义了每个层的厚度，并将其分配给二维模型。应该给基于连续体的壳单元或实体单元提供3D模型（厚度是相对于单元长度的系数，因此厚度方向可以分为一层单元）。

ABAQUS实例分析(可编辑修改word版)

《现代机械设计方法》课程结业论文 （ 2011 级） 题目：ABAQUS 实例分析 学生姓名XXXX 学号XXXXX 专业机械工程 学院名称机电工程与自动化学院 指导老师XX 2013 年 5 月8 日

目录 第一章Abaqus 简介 (1) 一、Abaqus 总体介绍 (1) 二、Abaqus 基本使用方法 (2) 1.2.1Abaqus 分析步骤 (2) 1.2.2Abaqus/CAE 界面 (3) 1.2.3Abaqus/CAE 的功能模块 (3) 第二章基于Abaqus 的通孔端盖分析实例 (4) 一、工作任务的明确 (4) 二、具体步骤 (4) 2.2.1启动Abaqus/CAE (4) 2.2.2导入零件 (5) 2.2.3创建材料和截面属性 (6) 2.2.4定义装配件 (7) 2.2.5定义接触和绑定约束（tie） (10) 2.2.6定义分析步 (14) 2.2.7划分网格 (15) 2.2.8施加载荷 (19) 2.2.9定义边界条件 (20) 2.2.10提交分析作业 (21) 2.2.11后处理 (22) 第三章课程学习心得与作业体会 (23)

第一章： Abaqus 简介 一、 Abaqus 总体介绍 Abaqus 是功能强大的有限元分析软件，可以分析复杂的固体力学和结构力学系统，模拟非常庞大的模型，处理高度非线性问题。Abaqus 不但可以做单一零件的力学和多物理场的分析，同时还可以完成系统级的分析和研究。 Abaqus 使用起来十分简便，可以很容易的为复杂问题建立模型。Abaqus 具备十分丰富的单元库，可以模拟任意几何形状，其丰富的材料模型库可以模拟大多数典型工程材料的性能，包括金属、橡胶、聚合物、复合材料、钢筋混泥土、可压缩的弹性泡沫以及地质材料（例如土壤、岩石）等。 Abaqus 主要具有以下分析功能： 1.静态应力/位移分析 2.动态分析 3.非线性动态应力/位移分析 4.粘弹性/粘塑性响应分析 5.热传导分析 6.退火成形过程分析 7.质量扩散分析 8.准静态分析 9.耦合分析 10.海洋工程结构分析 11.瞬态温度/位移耦合分析 12.疲劳分析 13.水下冲击分析 14.设计灵敏度分析 二、 Abaqus 基本使用方法 1.2.1Abaqus 分析步骤 有限元分析包括以下三个步骤： 1.前处理（Abaqus/CAE）:在前期处理阶段需要定义物理问题的模型，并生 成一个 Abaqus 输入文件。提交给 Abaqus/Standard 或 Abaqus/Explicit。 2.分析计算（Abaqus/Standard 或 Abaqus/Explicit）:在分析计算阶段， 使用 Abaqus/Standard 或Abaqus/Explicit 求解输入文件中所定义的

ABQUS中的三种混凝土本构模型

. ABQUS中的三种混凝土本构模型 ABAQUS 用连续介质的方法建立描述混凝土模型不采用宏观离散裂纹的方法描述裂纹的水平的在每一个积分点上单独计算其中。 低压力混凝土的本构关系包括： Concrete Smeared cracking model (ABAQUS/Standard) Concrete Brittle cracking model (ABAQUS/Explicit) Concrete Damage plasticity model 高压力混凝土的本构关系： Cap model 1、ABAQUS/Standard中的弥散裂缝模型Concrete Smeared cracking model (ABAQUS/Standard)：——只能用于ABAQUS/Standard中 裂纹是影响材料行为的最关键因素，它将导致开裂以及开裂后的材料的各向异性 用于描述：单调应变、在材料中表现出拉伸裂纹或者压缩时破碎的行为 在进行参数定义式的Keywords： *CONCRETE *TENSION STIFFENING *SHEAR RETENTION *FAILURE RATIOS 2、ABAQUS/Explicit中脆性破裂模型Concrete Brittle cracking model (ABAQUS/Explicit) ： 适用于拉伸裂纹控制材料行为的应用或压缩失效不重要，此模型考虑了由于裂纹引起的材料各向异性性质，材料压缩的行为假定为线弹性，脆性断裂准则可以使得材料在拉伸应力过大时失效。 在进行参数定义式的Keywords *BRITTLE CRACKING, *BRITTLE FAILURE, *BRITTLE SHEAR 3、塑性损伤模型Concrete Damage plasticity model： 适用于混凝土的各种荷载分析，单调应变，循环荷载，动力载荷，包含拉伸开裂(cracking)和压缩破碎(crushing)，此模型可以模拟硬度退化机制以及反向加载刚度恢复的混凝土力学特性 在进行参数定义式的Keywords： *CONCRETE DAMAGED PLASTICITY *CONCRETE TENSION STIFFENING *CONCRETE COMPRESSION HARDENING *CONCRETE TENSION DAMAGE *CONCRETE COMPRESSION DAMAGE 1 / 1'.

ABAQUS_材料本构模型与编程

材料本构模型及编程-ABAQUS-UMAT 材料本构模型及编程实现：简介 1、什么时候用用户定义材料（User-defined material, UMAT）？ 很简单，当ABAQUS没有提供我们需要的材料模型时。所以，在决定自己定义一种新的材料模型之前，最好对ABAQUS已经提供的模型心中有数，并且尽量使用现有的模型，因为这些模型已经经过详细的验证，并被广泛接受。 2、好学吗？需要哪些基础知识？ 先看一下ABAQUS手册（ABAQUS Analysis User's Manual）里的一段话： Warning: The use of this option generally requires considerable expertise. The user is cautioned that the imple mentation of any realistic constitutive model requires extensive development and testing. Initial testing on a s ingle element model with prescribed traction loading is strongly recommended. 但这并不意味着非力学专业，或者力学基础知识不很丰富者就只能望洋兴叹，因为我们的任务不是开发一套完整的有限元软件，而只是提供一个描述材料力学性能的本构方程（Constitutive equation）而已。当然，最基本的一些概念和知识还是要具备的，比如 应力(stress),应变（strain）及其分量；volumetric part和deviatoric part；模量（modulus）、泊松比(Poisson’s ratio)、拉美常数(Lame constant)；矩阵的加减乘除甚至求逆；还有一些高等数学知识如积分、微分等。 3、UMAT的基本任务？ 我们知道，有限元计算（增量方法）的基本问题是： 已知第n步的结果（应力，应变等），；然后给出一个应变增量, 计算新的应力。UMAT要完成这一计算，并要计算Jacobian矩阵DDSDDE(I,J) =。是应力增量矩阵（张量或许更合适），是应变增量矩阵。DDSDDE(I,J) 定义了第J个应变分量的微小变化对第I 个应力分量带来的变化。该矩阵只影响收敛速度，不影响计算结果的准确性（当然，不收敛自然得不到结果）。 4、怎样建立自己的材料模型？ 本构方程就是描述材料应力应变（增量）关系的数学公式，不是凭空想象出来的，而是根据实验结果作出的合理归纳。比如对弹性材料，实验发现应力和应变同步线性增长，所以用一个简单的数学公式描述。为了解释弹塑性材料的实验现象，又提出了一些弹塑性模型，并用数学公式表示出来。 对各向同性材料（Isotropic material）,经常采用的办法是先研究材料单向应力-应变规律（如单向拉伸、压缩试验），并用一数学公式加以描述，然后把讲该规律推广到各应力分量。这叫做“泛化“(generalization)。 5、一个完整的例子及解释 下面这个UMAT取自ABAQUS手册，是一个用于大变形下的弹塑性材料模型。希望我的注释能帮助初学者理解。需要了解J2理论。SUBROUTINE UMAT(STRESS,STATEV,DDSDDE,SSE,SPD,SCD,RPL,DDSDDT, 1 DRPLDE,DRPLDT,STRAN,DSTRAN,TIME,DTIME,TEMP,DTEMP,PREDEF,DPRED, 2 CMNAME,NDI,NSHR,NTENS,NSTATV,PROPS,NPROPS,COORDS,DROT, 3 PNEWDT,CELENT,DFGRD0,DFGRD1,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,KSTEP,KINC) STRESS--应力矩阵，在增量步的开始，保存并作为已知量传入UMAT ；在增量步的结束应该保存更新的应力； STRAN--当前应变，已知。 DSTRAN—应变增量，已知。 STATEV--状态变量矩阵，用来保存用户自己定义的一些变量，如累计塑性应变，粘弹性应变等等。增量步开始时作为已知量传入，增量步结束应该更新； DDSDDE=。需要更新 DTIME—时间增量dt。已知。 NDI—正应力、应变个数,对三维问题、轴对称问题自然是3（11,22,33），平面问题是2(11,22)；已知。 NSHR —剪应力、应变个数，三维问题时3(12,13,23)，轴对称问题是1(12)；已知。

ABAQUS中的三种混凝土本构模型

ABQUS中的三種混凝土本構模型 ABAQUS?用連續介質的方法建立描述混凝土模型不采用宏觀離散裂紋的方法描述裂紋的水平的在每一個積分點上單獨計算其中。 低壓力混凝土的本構關系包括： Concrete Smeared cracking model (ABAQUS/Standard) Concrete Brittle cracking model (ABAQUS/Explicit) Concrete Damage plasticity model 高壓力混凝土的本構關系： Cap model 1、ABAQUS/Standard中的彌散裂縫模型Concrete Smeared cracking model (ABAQUS/Standard)： ——只能用于ABAQUS/Standard中 裂紋是影響材料行為的最關鍵因素，它將導致開裂以及開裂后的材料的各向異性 GAGGAGAGGAFFFFAFAF

用于描述?：單調應變?、在材料中表現出拉伸裂紋或者壓縮時破碎的行為 在進行參數定義式的Keywords： *CONCRETE *TENSION STIFFENING *SHEAR RETENTION *FAILURE RATIOS 2、ABAQUS/Explicit中脆性破裂模型Concrete Brittle cracking model (ABAQUS/Explicit) ： 适用于拉伸裂纹控制材料行为的应用或压缩失效不重要，此模型考虑了由于裂纹引起的材料各向异性性质，材料压缩的行为假定为线弹性，脆性断裂准则可以使得材料在拉伸应力过大时失效。 在进行参数定义式的Keywords *BRITTLE CRACKING, *BRITTLE FAILURE, *BRITTLE SHEAR GAGGAGAGGAFFFFAFAF

ABAQUS钢筋混凝土损饬塑性模型有限元分析

ABAQUS钢筋混凝土损饬塑性模型有限元分析 发表时间：2009-10-12 刘劲松刘红军来源：万方数据 钢筋混凝土材料，是一种非匀质的力学性能复杂的建筑材料。随着计算机和有限元方法的发展，有限元法已经成为研究混凝土结构的一个重要的手段。由于数值计算具有快速、代价低和易于实现等诸多优点，这种分析方法已经广泛用于实际工程中。然而，要在有限元软件中尽可能准确地模拟混凝土这种材料，是不容易的，国内外学者提出了基于各种理论的混凝土本构模型。但是迄今为止，还没有一种理论被公认为可以完全描述混凝土的本构关系。 ABAQUS是大型通用的有限元分析软件，其在非线性分析方面的巨大优势，获得了广大用户的认可，在结构分析领域的应用趋于广泛。本文把规范建议的混凝土本构关系，应用到损伤塑性模型，对一悬臂梁进行了精细的有限元建模计算和探讨。 1 混凝土损伤塑性模型 ABAQUS在钢筋混凝土分析上有很强的能力。它提供了三种混凝土本构模型：混凝土损伤塑性模型，混凝土弥散裂缝模型和ABAQUS/Explicit中的混凝土开裂模型。其中混凝土损伤塑性模型可以用于单向加载、循环加载以及动态加载等场合，它使用非关联多硬化塑性和各向同性损伤弹性相结合的方式描述了混凝土破碎过程中发生的不可恢复的损伤。这一特性使得损伤塑性模型具有更好的收敛性。 2 模型材料的定义 2.1 混凝土的单轴拉压应力-应变曲线 本模型中选用的混凝土本构关系是《混凝土结构设计规范》所建议的曲线，其应力应变关系可由函数表达式定义。 2.2 钢筋的本构关系 钢筋采用本构关系为强化的二折线模型，无刚度退化。折线第一上升段的斜率，为钢筋本身的弹性模量，第二上升段为钢筋强化段，此时的斜率大致可取为第一段的1/100。 2.3 损伤的定义 损伤是指在单调加载或重复加载下，材料性质所产生的一种劣化现象，损伤在宏观方面的表现就是(微)裂纹的产生。材料的损伤状态，可以用损伤因子来描述。根据前面确定的混凝土非弹性阶段的应力一应变关系。可求得损伤因子的数值。 2.4混凝土塑性数值的计算 混凝土在单向拉伸，压缩试验中得到的数据，通常是以名义应变和名义应力表示的，为了准确地描述大变形过程中截面积的改变，需要使用真实应变和真实应力，可通过它们之间的换算公式计算。真实应变是由塑性应变和弹性应变两部分构成的。在ABAQUS中定义塑性材料参数时，需要使用塑性应变。 3 钢筋混凝土悬臂梁实例分析 3.1 模型设计 该悬臂梁的具体情况如图1所示，梁截面尺寸为200mm×300mm，梁长1500mm；纵筋为HRB335钢筋，箍筋为HPB235钢筋，混凝土强度等级为C30。混凝土和钢筋的各力学参数均取自《混凝土结构设计规范》的标准值。

(完整版)ABAQUS中的三种混凝土本构模型

ABQUS中的三种混凝土本构模型 ABAQUS 用连续介质的方法建立描述混凝土模型不采用宏观离散裂纹的方法描述裂纹的水平的在每一个积分点上单独计算其中。 低压力混凝土的本构关系包括： Concrete Smeared cracking model (ABAQUS/Standard) Concrete Brittle cracking model (ABAQUS/Explicit) Concrete Damage plasticity model 高压力混凝土的本构关系： Cap model 1、ABAQUS/Standard中的弥散裂缝模型Concrete Smeared cracking model (ABAQUS/Standard)：——只能用于ABAQUS/Standard中 裂纹是影响材料行为的最关键因素，它将导致开裂以及开裂后的材料的各向异性 用于描述：单调应变、在材料中表现出拉伸裂纹或者压缩时破碎的行为 在进行参数定义式的Keywords： *CONCRETE *TENSION STIFFENING *SHEAR RETENTION *FAILURE RATIOS 2、ABAQUS/Explicit中脆性破裂模型Concrete Brittle cracking model (ABAQUS/Explicit) ： 适用于拉伸裂纹控制材料行为的应用或压缩失效不重要，此模型考虑了由于裂纹引起的材料各向异性性质，材料压缩的行为假定为线弹性，脆性断裂准则可以使得材料在拉伸应力过大时失效。 在进行参数定义式的Keywords *BRITTLE CRACKING, *BRITTLE FAILURE, *BRITTLE SHEAR 3、塑性损伤模型Concrete Damage plasticity model： 适用于混凝土的各种荷载分析，单调应变，循环荷载，动力载荷，包含拉伸开裂(cracking)和压缩破碎(crushing)，此模型可以模拟硬度退化机制以及反向加载刚度恢复的混凝土力学特性 在进行参数定义式的Keywords： *CONCRETE DAMAGED PLASTICITY *CONCRETE TENSION STIFFENING *CONCRETE COMPRESSION HARDENING *CONCRETE TENSION DAMAGE *CONCRETE COMPRESSION DAMAGE

(仅供参考)Abaqus混凝土损伤塑性模型的参数标定

Abaqus 混凝土损伤塑性模型的参数标定 1. 塑性参数（Plasticity ） 1) 剪胀角（Dilation Angle ） = 30° 2) 流动势偏移量（Eccentricity ） 3) 双轴受压与单轴受压极限强度比 = 1.16 4) 不变量应力比 = 0.667 5) 粘滞系数（Visosity Parameter ） = 0.0005 2. 受压本构关系 应力-Yield Stress ：第一行应输入本构模型刚进入非弹性段非弹性应变为0时所对应的应力。 非弹性应变-Inelastic Strain （受拉时为开裂应变-Cracking Strain ）：根据应力按混凝土本构模型得出对应的应变值，并通过 , 和 ，得出非弹性应变。 3. 受压损伤因子（Damage Parameter ）计算 根据《Abaqus Analysis User's Manual (6.10)》 - 20.6.3 “Concrete damaged plasticity ”中公式： 假设非弹性应变 in c ε中塑性应变 pl c ε所占的比例为c β，通过转换可得损伤因子c d 的计算公式： () () 0 011in c c in c c c c E E d βεσβε-=+- 根据《ABAQUS 混凝土损伤塑性模型参数验证》规定，混凝土受压时c β的取值范围为0.35 ~ 0.7。

4. 受拉损伤因子（Damage Parameter ）计算 受拉损伤因子的计算与受压损伤因子的计算方法基本相同，只需将对应受压变量更换为受拉即可： () () 0011in t t in t t t t E E d βεσβε-=+- 而根据参考文献混凝土受拉时t β的取值范围为0.5 ~ 0.95。 5. 损伤恢复因子 受拉损伤恢复因子（Tension Recovery ）：缺省值0t w =。 受压损伤恢复因子（Compression Recovery ）：缺省值1c w =。

Abaqus混凝土材料模型解读与参数设置

Abaqus混凝土材料塑性损伤模型浅析与参数设置 【壹讲壹插件】欢迎转载，作者：星辰-北极星，QQ群：431603427 https://www.sodocs.net/doc/116916733.html, Abaqus混凝土材料塑性损伤模型浅析与参数设置 (1) 第一部分：Abaqus自带混凝土材料的塑性损伤模型 (2) 1.1概要 (2) 1.2学习笔记 (2) 1.3 参数定义与说明 (3) 1.3.1材料模型选择：Concrete Damaged Plasticity (3) 1.3.2 混凝土塑性参数定义 (3) 1.3.3 混凝土损伤参数定义： (4) 1.3.4 损伤参数定义与输出损伤之间的关系 (4) 1.3.5 输出参数： (4) 第二部分：根据GB50010-2010定义材料损伤值 (5) 第三部分：星辰-北极星插件介绍：POLARIS-CONCRETE (6) 3.1 概要 (6) 3.2 插件的主要功能 (6) 3.3 插件使用方法： (6) 3.3.1 插件界面： (6) 3.3.2 生成结果 (7) 3.4、算例： (9) 3.4.1三维实体简支梁模型说明 (9) 3.4.2 计算结果： (9)

第一部分：Abaqus自带混凝土材料的塑性损伤模型 1.1概要 首先我要了解Abaqus内自带的参数模型是怎样的，了解其塑性模型，进而了解其损伤模型，其帮助文档Abaqus Theory Manual 4.5.1 An inelastic constitutive model for concrete讲述的是其非弹性本构，4.5.2 Damaged plasticity model for concrete and other quasi-brittle materials则讲述的塑性损伤模型，同时在Abaqus Analysis User's Manual 22.6 Concrete也讲述了相应的内容。 1.2学习笔记 1、混凝土塑性损伤本构模型中的损伤是一标量值，数值范围为（0无损伤~1完全失效[对于混凝土塑性损伤一般不存在]）； 2、仅适用于脆性材料在中等围压条件（为围压小于轴抗压强度1/4）； 3、拉压强度可设置成不同数值； 4、可实现交变载荷下的刚度恢复；默认条件下，由拉转压刚度恢复，由压转拉刚度不变； 5、强度与应变率相关； 6、使用的是非相关联流动法则，刚度矩阵为非对称，因此在隐式分析步设置时，需在分析定义other-》Matrix storate-》Unsymmetric。

abaqus材料子程序

各向同性材料损伤本构模型 SUBROUTINE UMAT(STRESS,STATEV,DDSDDE,SSE,SPD,SCD, + RPL,DDSDDT,DRPLDE,DRPLDT, + STRAN,DSTRAN,TIME,DTIME,TEMP,DTEMP,PREDEF,DPRED,CMNAME, + NDI,NSHR,NTENS,NSTATV,PROPS,NPROPS,COORDS,DROT,PNEWDT, + CELENT,DFGRD0,DFGRD1,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,KSTEP,KINC) INCLUDE 'ABA_PARAM.INC' CHARACTER*80 CMNAME DIMENSION STRESS(NTENS),STATEV(NSTATV), + DDSDDE(NTENS,NTENS),DDSDDT(NTENS), + DRPLDE(NTENS),STRAN(NTENS),DSTRAN(NTENS), + TIME(2),PREDEF(1),DPRED(1),PROPS(NPROPS), + COORDS(3),DROT(3,3),DFGRD0(3,3),DFGRD1(3,3) DIMENSION STRANT(6),TSTRANT(4),PT(1) DIMENSION OLD_STRESS(6) DIMENSION DOLD_STRESS(6),D_STRESS(6) DIMENSION C(6,6),CD(6,6),DSTRESS(6),BSTRESS(6),ROOT(3), + DFMNDE(6),DDMDE(6),DCDDM(6,6),ATEMP1(6), ATEMP2(6) PARAMETER (ZERO=0.D0,ONE=1.D0,TWO=2.D0,FOUR=4.D0,HALF = 0.5D0) C start C IF (NPROPS.LT.2) THEN C WRITE(7,*) '** ERROR: UMAT REQUIRES *NPROPS=2' C STOP C EN D IF E11 =PROPS(1) V12 =PROPS(2) G12 =PROPS(1)/TWO/(ONE+PROPS(2)) C Critical values of stresses XT=PROPS(3) XC=PROPS(4) XS=PROPS(5) GX=PROPS(6) !Fracture energy in matrix ETA=0.001 C Current strain DO I = 1, NTENS STRANT(I) = STRAN(I) + DSTRAN(I) END DO C Stiffness DO I = 1, 6 DO J = 1, 6 C(I,J)=ZERO END DO END DO ATEMP = (1+V12)*(1-TWO*V12) C(1,1) = E11*(1-V12)/ATEMP C(2,2) = E11*(1-V12)/ATEMP C(3,3) = E11*(1-V12)/ATEMP C(1,2) = E11*V12/ATEMP

ABAQUS材料库_POLARIS基础材料库

ABAQUS材料库_POLARIS基础材料库 【壹讲壹插件】作者：星辰-北极星 第一部分：基础材料库说明 1.1概要 ABAQUS拥有强大的非线性处理能力，但是不提供材料库，每次都需要去查找、并重复输入，大大降低了工作效率，考虑到这一点，ABAQUS提供了材料库接口，以*.lib文件形式进行存储。 POLARIS_MAT_BASE是星辰-北极星团队开发的一款基础材料库插件，共包含318种材料，主要涉及材料密度、弹性模量、塑性、热膨胀系数、比热、热传导率。参数由网络资源转换而来，避免不了可能存在的错误，还请查证后使用。如您发现错误，请及时提醒作者，避免错误进一步传播。 1.2 ABAQUS材料库使用 打开软件后，进入Property模块，左侧将增加ABAQUS材料库使用界面，如下图所示：

1.3 POLARIS基础材料库 1.3.1 POLARIS_MAT_BASE基础材料库下载 网盘地址：https://www.sodocs.net/doc/116916733.html,/s/1jIDAoAi 1.3.2 文件说明 压缩包共包含两个lib文件，分布为：POLARIS_MAT_BASE_SI_m.lib和POLARIS_MAT_BASE_SI_mm.lib，分别表示国际_米制（Kg-m-s）和（T-mm-s）两种单位制的材料，相互之间的转换关系请查看：《有限元的单位》。 1.3.3 材料库安装 解压下载的压缩包后，将lib文件放置到%homepath%\abaqus_plugins 重新打开软件，即可在ABAQUS材料库下调用。 1.4 材料库命名法则 1、材料库名称为： POLARIS_MAT_BASE_SI_m.lib和 POLARIS_MAT_BASE_SI_mm.lib，分布为 国际_米制（Kg-m-s）和（T-mm-s）两种单 位制的材料库； 2、大类为英文标题，括号内为汉语拼 音； 3、材料名称由三部分组成： 单位制+参数类型+材料名称； 4、参数类型由六位有效数字组成，前 到后六位分别表示：密度-弹性参数-塑性参 数-热膨胀系数-热传导系数-比热；其中1 表示包含某种材料属性，0表示不包含某种 材料属性，3表示塑性包含强化部分；

ABAQUS-材料本构模型及编程(完整资料).doc

【最新整理，下载后即可编辑】 材料本构模型及编程-ABAQUS-UMAT 材料本构模型及编程实现：简介 1、什么时候用用户定义材料（User-defined material, UMAT）？ 很简单，当ABAQUS没有提供我们需要的材料模型时。所以，在决定自己定义一种新的材料模型之前，最好对ABAQUS已经提供的模型心中有数，并且尽量使用现有的模型，因为这些模型已经经过详细的验证，并被广泛接受。 2、好学吗？需要哪些基础知识？ 先看一下ABAQUS手册（ABAQUS Analysis User's Manual）里的一段话： Warning: The use of this option generally requires considerable experti se. The user is cautioned that the implementation of any realistic consti tutive model requires extensive development and testing. Initial testing on a single element model with prescribed traction loading is strongly r ecommended. 但这并不意味着非力学专业，或者力学基础知识不很丰富者就只能望洋兴叹，因为我们的任务不是开发一套完整的有限元软件，而只是提供一个描述材料力学性能的本构方程 （Constitutive equation）而已。当然，最基本的一些概念和知识 还是要具备的，比如 应力(stress),应变（strain）及其分量； volumetric part和deviatoric part；模量（modulus）、泊松比(Poisson’s ratio)、拉美常数(Lame constant)；矩阵的加减乘除甚至求逆；还有一些高等数学知识如积分、微分等。 3、UMAT的基本任务？ 我们知道，有限元计算（增量方法）的基本问题是： 已知第n步的结果（应力，应变等），；然后给出一个应变增量, 计算新的应力。 UMAT要完成这一计算，并要计算Jacobian 矩阵DDSDDE(I,J) =。是应力增量矩阵（张量或许更合适），是应变增量矩阵。DDSDDE(I,J) 定义了第J个应变分量的微小变化

三种混凝土本构模型

ABAQUS中的三种混凝土本构模型 2010-05-12 22:19:14| 分类：ABAQUS | 标签：|字号大中小订阅 资料来自SIMWE论坛shanhuimin923，特表示感谢！ ABAQUS 用连续介质的方法建立描述混凝土模型不采用宏观离散裂纹的方法描述裂纹 的水平的在每一个积分点上单独计算其中。 低压力混凝土的本构关系包括： Concrete Smeared cracking model (ABAQUS/Standard) Concrete Brittle cracking model (ABAQUS/Explicit) Concrete Damage plasticity model 高压力混凝土的本构关系： Cap model 1、ABAQUS/Standard中的弥散裂缝模型Concrete Smeared cracking model (ABAQUS/Standard)： ——只能用于ABAQUS/Standard中 裂纹是影响材料行为的最关键因素，它将导致开裂以及开裂后的材料的各向异性用于描述：单调应变、在材料中表现出拉伸裂纹或者压缩时破碎的行为 在进行参数定义式的Keywords： *CONCRETE *TENSION STIFFENING *SHEAR RETENTION *FAILURE RATIOS 2、ABAQUS/Explicit中脆性破裂模型Concrete Brittle cracking model (ABAQUS/Explicit) ：适用于拉伸裂纹控制材料行为的应用或压缩失效不重要，此模型考虑了由于裂纹引起的材料各向异性性质，材料压缩的行为假定为线弹性，脆性断裂准则可以使得材料在拉伸应力过大 时失效。 在进行参数定义式的Keywords *BRITTLE CRACKING, *BRITTLE FAILURE, *BRITTLE SHEAR 3、塑性损伤模型Concrete Damage plasticity model： 适用于混凝土的各种荷载分析，单调应变，循环荷载，动力载荷，包含拉伸开裂(cracking)和压缩破碎(crushing)，此模型可以模拟硬度退化机制以及反向加载刚度恢复的混凝土力学 特性 在进行参数定义式的Keywords： *CONCRETE DAMAGED PLASTICITY *CONCRETE TENSION STIFFENING *CONCRETE COMPRESSION HARDENING *CONCRETE TENSION DAMAGE *CONCRETE COMPRESSION DAMAGE

Abaqus材料用户子程序UMAT基础知识及手册例子完整解释

1、为何需要使用用户材料子程序（User-Defined Material, UMAT ）？ 很简单，当ABAQUS 没有提供我们需要的材料模型时。所以，在决定自己定义一种新的材料模型之前，最好对ABAQUS 已经提供的模型心中有数，并且尽量使用现有的模型，因为这些模型已经经过详细的验证，并被广泛接受。 UMAT 子程序具有强大的功能，使用UMAT 子程序： (1)可以定义材料的本构关系，使用ABAQUS 材料库中没有包含的材料进行计算，扩充程序功能。 (2) 几乎可以用于力学行为分析的任何分析过程，几乎可以把用户材料属性赋予ABAQU S 中的任何单元。 (3) 必须在UMAT 中提供材料本构模型的雅可比（Jacobian ）矩阵，即应力增量对应变增量的变化率。 (4) 可以和用户子程序“USDFLD ”联合使用，通过“USDFLD ”重新定义单元每一物质点上传递到UMAT 中场变量的数值。 2、需要哪些基础知识？ 先看一下ABAQUS 手册（ABAQUS Analysis User's Manual ）里的一段话： Warning: The use of this option generally requires considerable expertise(一定的专业知识). The user is cautioned that the implementation （实现） of any realistic constitutive （基本） model requires extensive （广泛的） development and testing. Initial testing on a single eleme nt model with prescribed traction loading （指定拉伸载荷） is strongly recommended. 但这并不意味着非力学专业，或者力学基础知识不很丰富者就只能望洋兴叹，因为我们的任务不是开发一套完整的有限元软件，而只是提供一个描述材料力学性能的本构方程（Constitutive equation ）而已。当然，最基本的一些概念和知识还是要具备的，比如： 应力(stress),应变（strain ）及其分量； volumetric part 和deviatoric part ；模量（modul us ）、泊松比(Poisson’s ratio)、拉梅常数(Lame constant)；矩阵的加减乘除甚至求逆；还有一些高等数学知识如积分、微分等。 3、UMAT 的基本任务？ 我们知道，有限元计算（增量方法）的基本问题是： 已知第n 步的结果（应力，应变等）n σ，n ε，然后给出一个应变增量1+n d ε，计算新的应力1+n σ。UMAT 要完成这一计算，并要计算Jacobian 矩阵DDSDDE(I,J) =εσΔ?Δ?/。σΔ是应力增量矩阵（张量或许更合适），εΔ是应变增量矩阵。DDSDDE(I,J) 定义了第J 个应变分量的微小变化对