一文掌握Abaqus中LaRC05(Pinho)失效理论的使用方法

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在前面的“复合材料失效理论知多少”系列文章中,已经详细介绍过Pinho理论及LaRC系列的失效理论,2015-2016年期间LaRC05在Abaqus中还处于内部测试阶段,2017版Abaqus就将LaRC05(Pinho)理论集成了。另外,Dyna 2019版中也集成了该判据。这么下去,留给大佬们发paper炫技的空间是越来越小了,O(∩_∩)O~。

有关Pinho理论、LaRC系列失效理论以及WWFE相关信息的读者可以参考公众号之前推送的文章,链接如下。

一文掌握Abaqus中LaRC05(Pinho)失效理论的使用方法的图1

复合材料失效理论知多少(七):NASA LaRC系列判据之LaRC03


一文掌握Abaqus中LaRC05(Pinho)失效理论的使用方法的图2

复合材料失效理论知多少(六):NASA LaRC系列判据之LaRC02


一文掌握Abaqus中LaRC05(Pinho)失效理论的使用方法的图3

聊一聊世界复合材料失效运动会(WWFE)——搞复材失效而不知WWFE你就out了



复合材料失效理论知多少(三):一战封神Pinho理论


今天主要整理一下Abaqus中LaRC05失效理论的使用方法。

LaRC05失效理论虽然已经集成在了Abaqus中,但是其使用方法跟TSAI-WU、TSAI-HILL、Hashin这类失效判据的使用方法不同,它是以UVARM和UDMINI两种内嵌子程序的形式体现的,而这两类子程序我们是看不到原始代码的,也不需要自己去写代码,只需要按照既定的规则定义材料名称和编辑部分关键字就可以直接调用后台隐藏的子程序。

如果想调用UVARM子程序形式的LaRC05理论,材料名需要以“ABQ_LARC05_DMGCRT”为前缀,例如“ABQ_LARC05_DMGCRT_T300”,如果是想调用UDMGINI这类子程序,同时结合扩展有限元做复合材料的渐进损伤分析,材料命名需要以“ABQ_LARC05_DMGINI”开头,例如“ABQ_LARC05_DMGINI_T300”。

UVARM子程序和UDMGINI子程序的区别:

(1)UVARM子程序:用户自定义输出变量子程序,该子程序仅能用于Standard求解器,用户可以根据积分点上的应力应变等信息几何材料的强度信息自定义一些新的输出变量,比如LaRC05就有四种失效模式,每种失效模式对应一个输出变量,将来在后处理中查看结果时就可以看到多出来四个场输出变量UVARM1、UVARM2、UVARM3、UVARM4。当然前提是材料定义是要勾选User Output Variables,场输出中要勾选UVARM。

一文掌握Abaqus中LaRC05(Pinho)失效理论的使用方法的图4

一文掌握Abaqus中LaRC05(Pinho)失效理论的使用方法的图5

(2)UDMGINI子程序:用户自定义失效判据子程序,也是根据积分点上的应力应变信息以及材料强度信息定义失效判据,判断积分点上是否达到损伤起始,它跟UVARM不同之处在于,UDMGINI子程序是可以结合Abaqus内嵌的一些损伤演化判据做裂纹扩展的,目前UDMGINI子程序仅能用于XFEM扩展有限元分析。所以想使用该类子程序,你还需要有一点扩展有限元的基础。

有关Abaqus扩展有限元的文章,可以参考公众号之前推送的两篇文章,一篇金属扩展有限元分析案例,一篇复合材料扩展有限元分析案例,但是该案例中使用的判据是内聚力模型中的失效判据,是不是有点诡异,没办法,在Abaqus中使用扩展有限元做复合材料裂纹扩展分析,目前仅有两种途径,一种是用内嵌的失效判据,一种是自己去写UDMGINI子程序。UDMGINI子程序相比UMAT、VUMAT要简单许多,以后再专门写文章讲这个问题。

一文掌握Abaqus中LaRC05(Pinho)失效理论的使用方法的图6

【案例解析】如何使用XFEM扩展有限元模拟复合材料裂纹扩展


一文掌握Abaqus中LaRC05(Pinho)失效理论的使用方法的图7

扩展有限元(XFEM)在结构断裂分析中的应用(1)(附案例)

【推荐阅读】

网上有关LaRC05两类子程序使用的资料还是蛮多的,本文主要推荐一下达索系统官方的学习资料和公开文献。

一篇是英文文献《Abaqus/Standard Built-in User Subroutines for LaRC05 Composite Failure Criteria》,这篇文献以及一些配套的inp模型文件都可以在达索SIMULIA学习社区下载到。

一文掌握Abaqus中LaRC05(Pinho)失效理论的使用方法的图8

另一篇是达索系统雷在林、张伟、原中晋几位老师于2019年在《纤维复合材料》期刊发表的一篇中文文章,详细介绍了LaRC05失效理论以及在Abaqus中的使用方法,理论公式、参数讲解、关键字编辑都讲到了,还是很不错的。介绍的很详细,看着论文就能复现。

一文掌握Abaqus中LaRC05(Pinho)失效理论的使用方法的图9

两种子程序调用时关键字修改模板如下:

一文掌握Abaqus中LaRC05(Pinho)失效理论的使用方法的图10

各参数的物理意义如下:

一文掌握Abaqus中LaRC05(Pinho)失效理论的使用方法的图11

一文掌握Abaqus中LaRC05(Pinho)失效理论的使用方法的图12

注意事项【1】:材料参数中的第13、14、15个物理量(ST、ηL和ηT)在原始的LaRC05理论中是通过以下公式求解的,在填写参数时上述几个参数需要自己提前计算出来,然后填写在材料参数中。

一文掌握Abaqus中LaRC05(Pinho)失效理论的使用方法的图13

一文掌握Abaqus中LaRC05(Pinho)失效理论的使用方法的图14

一文掌握Abaqus中LaRC05(Pinho)失效理论的使用方法的图15

输出变量的物理意义如下:

一文掌握Abaqus中LaRC05(Pinho)失效理论的使用方法的图16

注意事项【2】:在编辑关键字或者inp文件时,inp文件中一行的数据是最多8个参数,每个数据之间用逗号隔开,超出8个要换行,按照相应的物理意义逐个填写,否则容易造成调用数据错乱。跟我们之前推送的复合材料二维织物VUMAT子程序的使用方法类似。

例如,以下代码是调用UDMGINI子程序时需要编辑的关键字,也是参照达索官方给出的案例进行修改的,绿色部分可以在CAE中操作生成,红色部分需要手动编写。

*Material, name=ABQ_LARC05_DMGINI_T300
*Depvar, delete=16
     16, 
*Elastic, type=ENGINEERING CONSTANTS
131000.,9000.,9000., 0.30, 0.30, 0.30,5400.,5400.
4000.,
*DAMAGE INITIATION, CRITERION=USER, FAILURE MECHANISMS=4,PROPERTIES=15,tol=0.1
131000., 9000., 0.30, 0.5, 5400., 2010, 1235, 70.8
    120,     89,      53.,  2.544,   89,    0.08,  0.26,
*DAMAGE EVOLUTION,FAILURE INDEX=1,TYPE=ENERGY, mixed mode behavior=BK, power=2.
0.25, 0.75, 0.75
*DAMAGE EVOLUTION,FAILURE INDEX=2,TYPE=ENERGY
0.
*DAMAGE EVOLUTION,FAILURE INDEX=3,TYPE=ENERGY
0.
*DAMAGE EVOLUTION,FAILURE INDEX=4,TYPE=ENERGY
0.
*DAMAGE STABILIZATION
1.e-5

文章转自复合材料力学微信公众号,授权技术邻转载。

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不错
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这个很有新意
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