# 基于Abaqus建立三维复合材料弹塑性、渐进损伤本构模型-3D VUMAT

**URL:** https://www.cax.do/t/topic/197
**Category:** Theoretical
**Tags:** abaqus
**Created:** [2024 年11 月 30 日 13:24 UTC](https://www.cax.do/t/topic/197 "2024-11-30T13:24:37Z")
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### 作者： ![Sbadakesi](https://www.cax.do/user_avatar/www.cax.do/sbadakesi/32/5_2.png) [@Sbadakesi](https://www.cax.do/u/Sbadakesi)
#### 发布日期： [2024 年11 月 30 日 13:24 UTC](https://www.cax.do/t/topic/197/1 "2024-11-30T13:24:37Z")

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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。参考一篇已发表的SCI文章，基于Abaqus使用Fortran语言建立三维平纹织物复合材料弹塑性、渐进损伤本构模型-Vumat子程序。平纹织物复合材料在1方向和2方向丝束性能近似相同。

**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。

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**2. 建立材料属性**

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**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.**

 ![image](https://www.cax.do/uploads/default/original/1X/626b7a13ffe15ef61ceb7f81b03c1a8b71287633.png)

 ![image](https://www.cax.do/uploads/default/original/1X/4be4f2f12ff9c3b51231baba25fbf74a203d2dd5.jpeg)

**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。

 ![image](https://www.cax.do/uploads/default/original/1X/07a08cf0ca56befaaaf02eb6c05b7bf0aeccac14.jpeg)

 ![image](https://www.cax.do/uploads/default/original/1X/cc6100c4a94e4319a3786f3ade53a65968952f71.png)

**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** 。

 ![image](https://www.cax.do/uploads/default/original/1X/7cfabe97f12e7286235e2c1279ae6e1030a0e81d.jpeg)

**6. 将该子程序应用在低速冲击模型中，可以顺利运行。**

 ![image](https://www.cax.do/uploads/default/original/1X/81c35a2ce3386e72d49630235bcc516893119cfe.jpeg)

* * *

弹性阶段总应力与总弹性应变之间的关系为：

![image](https://www.cax.do/uploads/default/original/1X/afed0c0e0ae0547506727a37c22af54f91c905a0.png)

式中，\varepsilon 是柯西应力，S\_{0} 是柔度矩阵，\sigma 是弹性应变。

 ![image](https://www.cax.do/uploads/default/original/1X/a3178d5523d05253e304e1e17b11c4ddad9e1d76.png)

考虑损伤，有效应力 \sigma \_{e} 与实际的应力之间的关系为：

 ![image](https://www.cax.do/uploads/default/original/1X/1a11e4116422d01a40e5a31c911a71b43a15e3a1.png)

损伤演化准则为：

 ![image](https://www.cax.do/uploads/default/original/1X/84c8b871744f479a49c73007afa795bae545780a.jpeg)

上述R大于1时，损伤起始，计算w：

![image](https://www.cax.do/uploads/default/original/1X/bc02fd97abc1c5ef54e53e28aa02de3af1a12860.png)

然后计算损伤系数D：

 ![image](https://www.cax.do/uploads/default/original/1X/e3ce763f96d3b624482f1969ae6360492b1f30f2.png)

塑性判断  
等效应力：

 ![image](https://www.cax.do/uploads/default/original/1X/e8fe5a878e344bb2708a782c0150b2d7199cd0c2.png)

a\_{66}=0.146为实验获取的值。  
流动应力：

 ![image](https://www.cax.do/uploads/default/original/1X/45d8c19bee6f8c28fee4c1d83f2ae09ff6052ae1.png)

\sigma \_{0} 为初始屈服应力，n=3.58和A=7.18e-8为实验值，屈服时有

![image](https://www.cax.do/uploads/default/original/1X/ac38eb8a1cb520cb9a3c232531c1b8c43eef2e5d.png)

* * *

使用关联流动法则：

 ![image](https://www.cax.do/uploads/default/original/1X/3678ab2fb965a5b5d25d95c4ffb5d5f192b32514.png)

* * *

等效塑性应变增量根据下式计算：

 ![image](https://www.cax.do/uploads/default/original/1X/6be45249b3b94372b833aaeb0a063b7f87c18568.png)