一种新的超弹性本构模型用户材料子程序开发

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作者 韦雅宁 魏志刚 左俊杰 《蚌埠学院学报》 2023年第5期58-63,共6页

橡胶超弹性本构模型不仅可对橡胶在工程中的应用提供理论指导,还可进一步将本构关系写入有限元中用于仿真模拟。为此提出了一个新的超弹性本构模型,该模型能够较好地拟合三类拉伸实验数据,并基于所提出的本构模型开发ABAQUS用户材料子程... 橡胶超弹性本构模型不仅可对橡胶在工程中的应用提供理论指导,还可进一步将本构关系写入有限元中用于仿真模拟。为此提出了一个新的超弹性本构模型,该模型能够较好地拟合三类拉伸实验数据,并基于所提出的本构模型开发ABAQUS用户材料子程序UMAT。将所开发的子程序用于三类拉伸实验有限元仿真,对比仿真结果和本构模型的理论值可以发现,两者间只存在细微误差,表明所开发的子程序能够契合本构模型的力学描述。 展开更多

关键词 超弹性本构模型 有限元法 用户材料子程序UMAT 弹性张量

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基于CDM的复合材料层合板三维非线性渐进损伤分析 被引量：11

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作者 王跃全 童明波 朱书华 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期709-714,共6页

建立了基于连续介质损伤力学(CDM)的中等尺度复合材料层合板三维渐进损伤分析模型。模型中损伤材料本构方程采用对应于不同损伤模式的内部状态变量进行描述,材料失效准则采用三维HASHIN准则。分析了含孔复合材料层合板压缩试件,计算强... 建立了基于连续介质损伤力学(CDM)的中等尺度复合材料层合板三维渐进损伤分析模型。模型中损伤材料本构方程采用对应于不同损伤模式的内部状态变量进行描述,材料失效准则采用三维HASHIN准则。分析了含孔复合材料层合板压缩试件,计算强度与试验数据的吻合表明该模型可用于预测含孔层合板的压缩强度,同时该模型可以预测层合板的失效模式以及损伤发生、扩展直至最终破坏的整个过程,并且该模型具有较好的计算收敛性。 展开更多

关键词 连续介质损伤力学 渐进损伤分析 极限强度 层合板 用户材料子程序

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304NG不锈钢高应变率材料模型在ABAQUS中的实现技术 被引量：3

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作者 兰彬 叶献辉 +2 位作者 宋顺成 吴万军 王碧浩 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2015年第2期167-177,共11页

304NG不锈钢是反应堆堆内构件的常用材料,其高应变率动态特性对冲击载荷下的响应有重要影响,而现有有限元平台中并无适用于该材料的高应变率动态模型.进行了304NG不锈钢冲击拉伸试验,提出了新的动态本构模型,并利用径向回归算法和稳定... 304NG不锈钢是反应堆堆内构件的常用材料,其高应变率动态特性对冲击载荷下的响应有重要影响,而现有有限元平台中并无适用于该材料的高应变率动态模型.进行了304NG不锈钢冲击拉伸试验,提出了新的动态本构模型,并利用径向回归算法和稳定的二分法迭代,在ABAQUS平台上编写了用户材料子程序UMAT,实现了率相关模型的隐式应力求解.最后通过有限元动态分析验证了UMAT子程序,计算结果与试验数据的对比表明二者吻合得很好,UMAT子程序可用于结构在冲击加载下的响应分析. 展开更多

关键词 用户材料子程序 高应变率 率相关 动态本构模型 径向回归算法

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复合材料大开孔层合板压缩损伤分析与试验 被引量：2

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作者 张芸倩 段世慧 +1 位作者 张国凡 聂小华 《航空计算技术》 2022年第1期65-69,共5页

为提升复合材料大开孔层合板损伤分析计算精度,采用三维渐进损伤分析模型研究了开孔复合材料层合板在压缩载荷作用下的损伤机理,模型考虑了损伤演化、破坏准则以及刚度退化等因素。其中,采用带剪切非线性修正的Hashin准则作为单元失效... 为提升复合材料大开孔层合板损伤分析计算精度,采用三维渐进损伤分析模型研究了开孔复合材料层合板在压缩载荷作用下的损伤机理,模型考虑了损伤演化、破坏准则以及刚度退化等因素。其中,采用带剪切非线性修正的Hashin准则作为单元失效的判断依据,引入瞬时退化模型对失效单元进行材料退化仿真。在ABAQUS中通过编写用户自定义材料子程序,实现复合材料大开孔层合板压缩渐进损伤分析。通过大开孔层合板压缩强度试验对得到的仿真结果进行验证,对比结果表明仿真计算与真实试验结果误差仅为4%,且仿真分析计算得出的失效位置与失效模式和试验吻合较好,验证了模型的有效性与准确性。 展开更多

关键词 复合材料层合板 用户自定义材料子程序 有限元 渐进损伤 破坏准则

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修正剑桥模型的隐式积分算法在ABAQUS中的数值实施 被引量：38

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作者 范庆来 栾茂田 杨庆 《岩土力学》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期269-273,共5页

利用大型有限元软件ABAQUS所提供的用户材料子程序UMAT接口,针对修正的剑桥本构模型开发了隐式积分算法,并且与自动选择时间步长的增量有限元方程迭代解法相结合,对正常固结土与超固结土的三轴排水与不排水试验进行了数值模拟。结果表明... 利用大型有限元软件ABAQUS所提供的用户材料子程序UMAT接口,针对修正的剑桥本构模型开发了隐式积分算法,并且与自动选择时间步长的增量有限元方程迭代解法相结合,对正常固结土与超固结土的三轴排水与不排水试验进行了数值模拟。结果表明,所发展的隐式本构积分算法与时间步长自动选择方法具有较好的稳定性和较高的计算精度,能够得到比较合理的数值分析结果。 展开更多

关键词 修正剑桥模型 隐式积分算法 用户材料子程序 土工三轴试验

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Hoek-Brown准则的主应力回映算法及其二次开发 被引量：7

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作者 陈培帅 陈卫忠 +1 位作者 贾善坡 杨建平 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期2211-2218,共8页

在弹塑性模型数值实现的过程中,需要进行应力更新的回映算法。针对三维应力空间回映算法在奇异点收敛性方面的不足,提出主应力空间的回映算法,讨论了算法实现过程的应力空间转化问题,分析了应力更新过程中确定回映区域的方法,建立了相... 在弹塑性模型数值实现的过程中,需要进行应力更新的回映算法。针对三维应力空间回映算法在奇异点收敛性方面的不足,提出主应力空间的回映算法,讨论了算法实现过程的应力空间转化问题,分析了应力更新过程中确定回映区域的方法,建立了相应的一致性刚度矩阵。基于大型有限元软件ABAQUS提供的用户材料子程序UMAT接口,利用Fortran编程语言,实现了Hoek-Brown准则主应力空间的隐式积分算法,利用开发的模型,进行了岩石常规三轴压缩试验的数值模拟,通过与ABAQUS内部的Mohr-Coulomb准则计算结果的对比,验证了模型和程序的可行性和准确性。 展开更多

关键词 霍克-布朗本构模型 ABAQUS~用户材料子程序 主应力空间回映算法

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下负荷面剑桥模型在ABAQUS中的开发实现 被引量：12

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作者 黄雨 周子舟 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期115-119,共5页

利用大型有限元软件ABAQUS所提供的UMAT用户材料子程序接口,针对下负荷面剑桥模型开发了子程序,对超固结土的三轴排水与不排水试验进行了数值模拟,将结果与解析解进行了比较;对同样条件下不同OCR超固结土的三轴排水与不排水试验进行了... 利用大型有限元软件ABAQUS所提供的UMAT用户材料子程序接口,针对下负荷面剑桥模型开发了子程序,对超固结土的三轴排水与不排水试验进行了数值模拟,将结果与解析解进行了比较;对同样条件下不同OCR超固结土的三轴排水与不排水试验进行了模拟。结果表明:所开发的子程序具有良好的稳定性和较高的计算精度,能够反映超固结土的应力应变特性(如应变软化),得到比较合理的数值分析结果。 展开更多

关键词 下负荷面剑桥模型 应变软化 用户材料子程序 三轴压缩试验

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用于ABAQUS梁单元的混凝土单轴本构模型 被引量：9

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作者 王强 常凯 +2 位作者 侯康康 路炯 刘琳 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2018年第5期194-202,共9页

为准确模拟钢筋混凝土梁柱构件的滞回性能,对《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)附录C混凝土本构模型进行了补充修正。采用原点指向模型与拉区应力-应变曲线随受压残余应变点迁移法,补充完善了混凝土受拉加卸载、拉压受力状态转换... 为准确模拟钢筋混凝土梁柱构件的滞回性能,对《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)附录C混凝土本构模型进行了补充修正。采用原点指向模型与拉区应力-应变曲线随受压残余应变点迁移法,补充完善了混凝土受拉加卸载、拉压受力状态转换的滞回规则;采用基于体积配箍率建立的约束指标λt分析了钢筋混凝土梁柱构件中箍筋对混凝土的约束作用;对《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)混凝土本构模型中的附加应变算法进行了修正,使得受压混凝土卸载/再加载变形模量能够反映循环加载下混凝土的受压损伤不可恢复特性。利用ABAQUS用户子程序接口UMAT,VUMAT进行二次开发,编写了适用于显、隐式动力分析的梁单元混凝土本构模型子程序,并对往复荷载下钢筋混凝土柱受力性能进行了模拟分析。结果表明:模型的数值模拟结果与拟静力试验结果吻合良好;构建的混凝土本构模型能够用于混凝土梁柱构件在复杂受力状态下的非线性性能分析。 展开更多

关键词 混凝土本构模型 设计规范 梁柱构件 滞回性能 用户材料子程序

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基于实验的钛合金优化动态本构模型与有限元模拟 被引量：2

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作者 李云飞 曾祥国 +1 位作者 盛鹰 穆怀 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第24期137-142,共6页

为确定钛合金材料的Johnson-Cook模型中5个待定本构参数,克服传统单因素分析法的弊端并提高参数识别效率和精度,采用拉丁超立方抽样、Spearman秩相关分析的参数敏感度整体分析方法,并在参数敏感度分析结果和基本遗传算法的基础上,建立... 为确定钛合金材料的Johnson-Cook模型中5个待定本构参数,克服传统单因素分析法的弊端并提高参数识别效率和精度,采用拉丁超立方抽样、Spearman秩相关分析的参数敏感度整体分析方法,并在参数敏感度分析结果和基本遗传算法的基础上,建立了一种基于改进小生境算法、可疑峰值点判断策略和局域精确搜索技术的改进遗传算法,基于实验数据建立了精细的钛合金Johnson-Cook本构模型。采用隐式应力积分法将该模型嵌入到ABAQUS用户材料子程序UMAT中,并通过隐函数求导方法推导出一致切线刚度矩阵。通过ABAQUS有限元软件对钛合金材料的动态响应进行数值模拟分析,计算结果与已有的实验数据吻合良好,UMAT子程序的准确性得到验证,可用于钛合金材料的动态响应预测分析中。 展开更多

关键词 钛合金 动态本构模型 数值模拟 用户材料子程序

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切口节点疲劳试验及损伤演化仿真研究

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作者 孙迪 甘进 吴卫国 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第10期1249-1256,共8页

针对经常出现切口的船体结构节点连接处这一疲劳严重部位设计了一种切口试件。采用试验和数值计算方法研究切口节点在恒幅(CA)疲劳载荷下的疲劳特性。首先进行切口试件系列疲劳试验得到典型工况下的疲劳寿命值;然后引入基于损伤力学理... 针对经常出现切口的船体结构节点连接处这一疲劳严重部位设计了一种切口试件。采用试验和数值计算方法研究切口节点在恒幅(CA)疲劳载荷下的疲劳特性。首先进行切口试件系列疲劳试验得到典型工况下的疲劳寿命值;然后引入基于损伤力学理论建立疲劳损伤演化模型,推导模型的迭代公式,采用非线性拟合方法拟合试验数据,得到损伤演化模型的相关参数;最后采用用户子程序技术建立疲劳损伤与单元刚度耦合算法进行有限元分析并将仿真结果与试验得到的疲劳寿命进行对比。结果表明:采用损伤-刚度耦合的仿真方法的分析结果与试验结果符合较好。 展开更多

关键词 切口试件 损伤演化 疲劳仿真 疲劳试验 UMAT(用户材料子程序)

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基于UMAT焊接接头力学性能连续变化的表征方法及应用 被引量：1

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作者 薛河 刘吉 +3 位作者 张顺 张建龙 孙裕满 毕跃起 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期362-366,共5页

焊接接头的力学性能是影响其安全性评价的重要因素。为了能够在数值分析中准确地表征焊接接头力学性能不均匀分布规律,本工作利用有限元软件中的用户定义材料子程序(UMAT)建立了材料力学性能参数随空间坐标连续变化的焊接接头材料力学... 焊接接头的力学性能是影响其安全性评价的重要因素。为了能够在数值分析中准确地表征焊接接头力学性能不均匀分布规律,本工作利用有限元软件中的用户定义材料子程序(UMAT)建立了材料力学性能参数随空间坐标连续变化的焊接接头材料力学性能表征方法,解决了“三明治”焊接接头有限元模型分析中存在的材料力学性能突变问题。以高组配焊接接头为例,分析比较了含裂纹缺陷的“三明治”与连续过渡焊接接头有限元模型裂尖应力应变场分布的规律与特点。结果表明,连续过渡焊接接头有限元模型能够更为准确地表征材料力学性能不均匀分布规律,为焊接接头的力学性能分析与安全性评价提供了新的数值分析思路和方法。 展开更多

关键词 焊接接头 用户定义材料子程序(UMAT) 力学性能不均匀性 数值模拟

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考虑损伤累积的圆钢管本构模型力学行为特点与数值分析

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作者 贺盛 周奕彤 +2 位作者 夏鑫 杨红涛 于鹏 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期179-187,共9页

由于单层网壳结构主要以圆钢管为主,因此圆钢管本构模型更适用于研究单层网壳结构的力学行为。为探究材料损伤累积对单层网壳结构动力响应的影响,本文以圆钢管考虑损伤累积的本构模型为研究对象,通过与Prandtl–Reuss材料本构模型在屈... 由于单层网壳结构主要以圆钢管为主,因此圆钢管本构模型更适用于研究单层网壳结构的力学行为。为探究材料损伤累积对单层网壳结构动力响应的影响,本文以圆钢管考虑损伤累积的本构模型为研究对象,通过与Prandtl–Reuss材料本构模型在屈服准则、弹性刚度矩阵、弹塑性刚度矩阵、加载准则、流动法则及应力跌落等方面的对比,分析其力学行为特点,给出其数值积分格式,并基于有限元软件ANSYS开发了考虑损伤累积的用户材料子程序,采用该子程序研究单层网壳在强震作用下的动力响应。结果表明:Prandtl–Reuss材料模型高估了单层网壳结构的抗震性能,考虑材料损伤累积的结构失效时,结构动力极限荷载相比于P–R模型降低了12.24%,绝大多数杆件全截面屈服,形成大量塑性区带。一方面,损伤累积效应会降低结构的动力极限荷载,扩大损伤分布,加深损伤程度,加速结构破坏进程;另一方面,也将造成结构的失效模式由动力失稳向强度破坏转变。本文基于有限元软件ANSYS开发的考虑圆钢管损伤累积的材料子程序具有较高的计算精度,且其数值积分策略及用户材料子程序有效、可行,能够为单层网壳结构的抗震性能提供更加精确的分析与工程设计。 展开更多

关键词 圆钢管 损伤积累 力学行为特点 数值积分格式 应力跌落 用户材料子程序

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