ABAQUS_混凝土损伤塑性模型_损伤因子
ABAQUS_混凝土损伤塑性模型_损伤因子
混凝土损伤因子的定义BY lizhenxian271 损伤因子的定义损伤理论最早是1958年Kachanov提出来用于研究金属徐变的。
所谓损伤，是指在各种加载条件下，材料内凝聚力的进展性减弱，并导致体积单元破坏的现象，是受载材料由于微缺陷(微裂纹和微孔洞)的产生和发展而引起的逐步劣化。
损伤一般被作为一种“劣化因素”而结合到弹性、塑性和粘塑性介质中去。
由于损伤的发展和材料结构的某种不可逆变化，因而不同的学者采用了不同的损伤定义。
一般来说，按使用的基准可将损伤分为:(1) 微观基准量1,空隙的数目、长度、面积、体积;2空隙的形状、排列、由取向所决定的有效面积。
(2) 宏观基准量1、弹性常数、屈服应力、拉伸强度、延伸率。
2、密度、电阻、超声波波速、声发射。
对于第一类基准量，不能直接与宏观力学量建立物性关系，所以用它来定义损伤变量的时候，需要对它做出一定的宏观尺度下的统计处理(如平均、求和等)。
对于第二类基准量，一般总是采用那些对损伤过程比较敏感，在实验室里易于测量的量，作为损伤变量的依据。
由于微裂纹和微孔洞的存在，微缺陷所导致的微应力集中以及缺陷的相互作用，有效承载面积由A减小为A’。
如假定这些微裂纹和微孔洞在空间各个方向均匀分布，A’与法向无关，这时可定义各向同性损伤变量D为D= ( A- A’ )/ A事实上，微缺陷的取向、分布及演化与受载方向密切相关，因此材料损伤实际上是各向异性的。
为描述损伤的各向异性，可采用张量形式来定义。
损伤表征了材损伤是一个非负的因子，同时由于这一力学性能的不可逆性，必然有0dDdt≥ 2有效应力定义Cauchy 有效应力张量'σ''//(1)A A D σσσ==-一般情况下，存在于物体内的损伤(微裂纹、空洞)是有方向性的。
当损伤变量与受力面法向相关时，是为各向异性损伤;当损伤变量与法向无关时，为各向异性损伤。
这时的损伤变量是一标量。
3等效性假设损伤演化方程推导一般使用两种等效性假设，一种是应变等效性假设，另一种是能量等效性假设。
ABAQUS-混凝土损伤塑性模型-损伤因子
混凝土损伤因子的定义BY lizhenxian271 损伤因子的定义损伤理论最早是1958年Kachanov提出来用于研究金属徐变的。
所谓损伤，是指在各种加载条件下，材料内凝聚力的进展性减弱，并导致体积单元破坏的现象，是受载材料由于微缺陷(微裂纹和微孔洞)的产生和发展而引起的逐步劣化。
损伤一般被作为一种“劣化因素”而结合到弹性、塑性和粘塑性介质中去。
由于损伤的发展和材料结构的某种不可逆变化，因而不同的学者采用了不同的损伤定义。
一般来说，按使用的基准可将损伤分为:(1) 微观基准量1,空隙的数目、长度、面积、体积;2空隙的形状、排列、由取向所决定的有效面积。
(2) 宏观基准量1、弹性常数、屈服应力、拉伸强度、延伸率。
2、密度、电阻、超声波波速、声发射。
对于第一类基准量，不能直接与宏观力学量建立物性关系，所以用它来定义损伤变量的时候，需要对它做出一定的宏观尺度下的统计处理(如平均、求和等)。
对于第二类基准量，一般总是采用那些对损伤过程比较敏感，在实验室里易于测量的量，作为损伤变量的依据。
由于微裂纹和微孔洞的存在，微缺陷所导致的微应力集中以及缺陷的相互作用，有效承载面积由A减小为A’。
如假定这些微裂纹和微孔洞在空间各个方向均匀分布，A’与法向无关，这时可定义各向同性损伤变量D为D= ( A- A’ )/ A事实上，微缺陷的取向、分布及演化与受载方向密切相关，因此材料损伤实际上是各向异性的。
为描述损伤的各向异性，可采用张量形式来定义。
损伤表征了材损伤是一个非负的因子，同时由于这一力学性能的不可逆性，必然有2有效应力定义Cauchy 有效应力张量'σ一般情况下，存在于物体内的损伤(微裂纹、空洞)是有方向性的。
当损伤变量与受力面法向相关时，是为各向异性损伤;当损伤变量与法向无关时，为各向异性损伤。
这时的损伤变量是一标量。
3等效性假设损伤演化方程推导一般使用两种等效性假设，一种是应变等效性假设，另一种是能量等效性假设。
ABAQUS混凝土损伤塑性模型参数验证
第38卷第8期建 筑 结 构2008年8月ABAQUS 混凝土损伤塑性模型参数验证张 劲1 王庆扬1,2 胡守营1 王传甲2(1中国石油大学 北京102249;2中国电子工程设计院深圳市电子院设计有限公司 深圳581031)[摘要] 为了统一ABAQUS 混凝土损伤塑性模型与规范提供的混凝土本构模型,在规范提供的混凝土本构关系的基础上引入损伤因子的概念,对混凝土损伤塑性模型本构关系参数的确定方法进行了研究。
用各等级混凝土本构关系参数模拟结果与规范曲线的对比,验证CDP 模型参数的正确性;用一混凝土剪力墙试验的模拟分析,验证本构关系参数用于结构分析情况下的可靠性。
两种验证结果证明,给出的CDP 模型参数确定方法是正确的,用该方法确定的参数进行结构模拟分析所得结果是可靠的,并指出了CDP 模型的不足。
[关键词] ABAQUS ;混凝土损伤塑性模型;剪力墙试验Parameters Verification of Concrete Damaged Plastic Model of ABAQUS Zhang Jin 1,Wang Qingyang 1,2,Hu Shouying 1,Wang Chuanjia2(1China Univ .of Petroleu m ,Beijing 102249,China ;2Shenzhen Electronics Design Inst .Co .,Ltd .,Shenzhen 518031,China )A bstract :To uniform the concrete damaged plastic model provided by ABAQUS and the concrete constitutive relatiouships provided by the code for concrete structure design ,the damaged factors was introduced into the constitutive relationship provided by criterion ,and then the method used to determine the parameters of CDP model was studied .To verify the correctness of the parameters of CDP model ,the method of contrastin g the results extracted from simulation and the criterion curves is used ;and to verify the reliability applied to structure s imulation ,the method of contrasting s imulation results and experimental results is chosen .It is approved that the determined method of CDP model parameters is correct and the simulation results of structures using the parameters determined by the method is reliable .The shortage of CDP model was ind icated .Keywords :ABAQUS ;concrete damaged plastic model ;s hear wall test作者简介:张劲(1963-),男,副教授。
ABAQUS损伤塑性模型损伤因子计算方法研究_曹明
道路工程
ABAQUS损伤塑性模型损伤因子 计算方法研究
曹 明
（ 东南大学建筑设计研究院 ， 江苏 南京 210096 ）
摘要 ： 大型通用有限元软件 ABAQUS 广泛应用于钢筋混凝土结构非线性分析中 ， 损伤塑性模型是其非线性分析的主要混 凝土本构模型 。 总结该本构模型的基本原理和特点 ， 着重分析推导了该模型的损伤因子计算方法 ， 给出计算示例并将该参数 计算方法应用到一简支梁有限元分析实例中 ， 验证了该方法的可靠性 ， 可为实际工程计算分析提供参考 。 关键词 ： ABAQUS ； 损伤 ； 塑性 ； 混凝土本构 中图分类号 ： U416.01 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1002-4786 （2012 ）02-0051-04
軌 tpl ε
εtel
σc σcu σc0
y=αax+（3-2αa）x2+（αa-2）x3
y E0
（1-dc）E0
（6 ）
1.0
軌 cpl ε
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
εcel b）
εc 0.5
图1
混凝土单轴拉伸和压缩应力 — 应变曲线图式
ABAQUS 损伤塑性模型中 ， 考虑损伤时的有效
应力可以表示为 ：
0
1.0
εu /εc
图5
混凝土拉伸损伤因子 — 非弹性应变曲线
d=1- 姨kc[αa+（3-2αa）x+（αa-2）x ]
当 x ＞1 时 ：
2
（14）
4 钢筋混凝土简支梁计算实例 4.1 计算实例简介及建模方法
简 支 梁 采 用 矩 形 双 筋 截 面 设 计 ， 长 4m ， 截 面 尺寸为 250mm×600mm ， 采用 C30 混凝土 ， 受压钢筋 采用直径 10mm 的 HRB400 钢筋 2 根 ， 受拉钢筋采用 直径 22mm 的 HRB400 钢筋 4 根 ， 箍筋采用直径 10mm 的HRB235 钢筋 ， 截面及配筋见图 6。
ABAQUS混凝土损伤塑性模型参数验证
ABAQUS混凝土损伤塑性模型参数验证一、本文概述本文旨在深入探讨ABAQUS软件中混凝土损伤塑性模型的参数验证。
ABAQUS作为一款功能强大的工程模拟软件，广泛应用于各种复杂结构的力学分析。
其中，混凝土损伤塑性模型是ABAQUS用于模拟混凝土材料行为的重要工具，其参数设置的准确性对模拟结果具有决定性影响。
本文将首先介绍混凝土损伤塑性模型的基本原理和关键参数，包括损伤因子、塑性应变、弹性模量等。
随后，将通过实验数据与模拟结果的对比分析，验证模型参数的准确性和可靠性。
实验数据将来自于标准混凝土试件的力学性能测试，如抗压强度、弹性模量等。
通过对比实验数据与模拟结果，我们可以评估模型参数的有效性，并根据需要进行调整和优化。
本文还将探讨不同参数对模拟结果的影响，包括损伤因子、塑性应变等参数的变化对模拟结果的影响。
这将有助于我们更深入地理解混凝土损伤塑性模型的工作原理，并为实际工程应用提供指导。
本文将总结参数验证的结果和经验教训，并提出改进和优化模型参数的建议。
这些建议将为后续的研究和应用提供参考，有助于提高混凝土损伤塑性模型在ABAQUS软件中的模拟精度和可靠性。
二、混凝土损伤塑性模型概述混凝土作为一种广泛应用的建筑材料，其力学行为在工程设计和分析中占据着重要地位。
然而，混凝土在受力过程中的复杂行为，如开裂、压碎和塑性变形等，使得其力学模型的建立和参数确定成为研究的难点。
ABAQUS软件中的混凝土损伤塑性模型（Concrete Damaged Plasticity Model）是一种专门用于模拟混凝土在复杂应力状态下的力学行为的模型，该模型综合考虑了混凝土的损伤和塑性行为，能够较为准确地模拟混凝土在实际工程中的受力过程。
混凝土损伤塑性模型主要包括损伤和塑性两部分。
损伤部分主要模拟混凝土在受拉和受压状态下的刚度退化，而塑性部分则负责描述混凝土的塑性变形行为。
模型中还引入了损伤因子，用于描述混凝土在受力过程中的内部损伤程度，该因子随着应力的增加而逐渐增大，从而导致混凝土的刚度逐渐降低。
混凝土塑性损伤模型及其ABAQUS子程序开发
模型原理
模型原理
ABAQUS混凝土塑性损伤模型基于应力-应变量关系，通过引入损伤变量来描述 混凝土材料的微观结构变化。该模型假定混凝土是由许多小的弹性体和塑性体组 成的复合材料，当应力超过一定阈值时，塑性体将发生塑性变形。同时，当损伤 积累到一定程度时，混凝土将发生破坏。
模型特点
模型特点
ABAQUS混凝土塑性损伤模型具有以下特点： 1、有限元模拟：该模型能够实现混凝土结构的有限元模拟，从而得到更精确 的应力、应变和损伤分布。
4、进行模拟分析：设置好模拟分析的参数和初始条件，进行混凝土结构的模 拟分析，并得到相应的结果。
参考内容
内容摘要
关键词：混凝土塑性损伤，ABAQUS，用户子程序，有限元分析，材料损伤 在土木工程和材料科学领域，混凝土塑性损伤的研究具有重要的实际意义。 为了更准确地模拟混凝土在加载过程中的塑性行为和损伤演化，本次演示将介绍 如何利用ABAQUS用户子程序进行混凝土塑性损伤模拟。
1、确定混凝土塑性损伤模型的数学表达式：根据前述的屈服准则、塑性势函 数、损伤演化方程和断裂准则等，确定模型的具体数学表达式。
4、断裂准则：描述混凝土达到极限状态时的断裂条件，一般采用应 力失效准则或应变失效准则。
2、编写子程序代码：使用ABAQUS提供的Python API或C++ API等编程接口， 编写实现混凝土塑性损伤模型的子程序代码。其中，需要实现模型的各个组成部 分，如屈服准则、塑性势函数、损伤演化方程等。
一般来说，混凝土塑性损伤模型由以下几部分构成： 1、屈服准则：描述混凝土开始进入塑性变形的应力状态，一般采用米泽斯 （Mises）屈服准则或相关改进型屈服准则。
混凝土塑性损伤模型
2、塑性势函数：描述混凝土在塑性变形过程中的应变软化效应，常用的有德 鲁克-普拉格（Drucker-Prager）模型、摩尔-库仑（Mohr-Coulomb）模型等。
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 model1、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 RATIOS2、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 SHEAR3、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。
混凝土塑性损伤模型损伤因子研究及其应用_郭明
损伤是指在冶炼、冷热加工工艺过程中或在 荷载、温度、环境等的作用下，材料的微细结构发 生了变化，从而引起微缺陷成胚、孕育、扩展和汇 合，导致材料宏观力学性能劣化，最终形成宏观开
收稿日期： 2011-08-03 作者简介： 郭 明（ 1967-） ，女，高级工程师，硕士，研究方向为结构设计（ Email： guom@ szmedi． com． cn）
混凝土的本构关系，是指在外部作用下混凝 土内部应力 与 应 变 之 间 的 物 理 关 系［1］。 由 于 这 种物理关系在细观意义上描述了混凝土的基本力 学性质，因此，它构成了研究混凝土构件和结构在 外部作用下变形及运动的基础。在一定意义上， 混凝土非线性分析研究的核心是混凝土本构关 系［1］。
在通用有限元软件 ABAQUS 中，为混凝土材 料定义了一种材料模型： 塑性损伤模型。它可以 模拟混凝土材料的拉裂和压碎等力学现象，且使 用也较为方便［2］。ABAQUS 中的塑性损伤模型在 Lubliner 等［3］、Lee 和 Fenves［4］提出的模型的基础 上建立的，它适用准脆性材料（ 如，混凝土） 和其 它脆性材料（ 如，岩石和陶瓷等） 。低围压下，混 凝土的损坏是脆性断裂的劈裂型，破坏机制主要 是拉裂和压碎，只要围压高到足够防止裂纹扩散， 混凝土的脆性便会消失，混凝土的宏观响应也就 类似于硬化的延性材料，其损坏是在破坏面或屈 服面上屈服 和 流 动［2］。 该 模 型 使 用 各 向 同 性 损 伤弹性结合各向同性拉伸和压缩塑性的模式来表 示混凝土的非弹性行为，是一个基于塑性的连续 介质损伤模型。该模型可用于单向加载、循环加 载及动态加载等情况，具有较好的收敛性。因此， ABAQUS 软件在混凝土弹塑性分析方面起到了很 好的作用。
ABAQUS混凝土损伤塑性模型中损伤因子的率相关性及实现方法
ABAQUS混凝土损伤塑性模型中损伤因子的率相关性及实现方法张永杰;陈力;谢普初;唐柏鉴;沈函锦【期刊名称】《爆炸与冲击》【年(卷),期】2022(42)10【摘要】ABAQUS程序中最常用的混凝土损伤塑性(concrete damage plasticity,CDP)模型无法实现损伤因子与应变率相关。
为了准确描述混凝土材料在高应变率下的损伤特性,基于CDP模型定义了新的应变率场变量,编制了VUSDFLD 用户子程序,开发了能够考虑损伤因子率相关性的改进的CDP(modified CDP,MCDP)模型。
MCDP模型采用能量法求解混凝土拉压损伤因子,主求解程序能够随着应变率场变量的变化而自动更新不同应变率对应的损伤参数,计算得到的混凝土单轴静态加载结果与CDP模型吻合较好。
MCDP模型对高应变率下动态压缩性能的模拟结果表明:混凝土材料在不同应变率下的拉压损伤对其动态力学性能有显著影响,编制的VUSDFLD子程序和MCDP模型能够有效地解决损伤应变率相关的模拟难题,可以准确地模拟爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁的动态响应,为预测爆炸冲击等强动载作用下混凝土结构的响应和破坏提供了更可靠的技术途径。
【总页数】11页(P37-47)【作者】张永杰;陈力;谢普初;唐柏鉴;沈函锦【作者单位】苏州科技大学土木工程学院;东南大学爆炸安全防护教育部工程研究中心【正文语种】中文【中图分类】O347;TU17【相关文献】1.基于损伤塑性模型的开孔板剪力键混凝土损伤因子取值方法探索2.ABAQUS混凝土塑性损伤因子计算方法及应用研究3.ABAQUS损伤塑性模型损伤因子计算方法研究4.基于ABAQUS塑性损伤模型损伤因子的仿真分析5.ABAQUS混凝土塑性损伤因子推导方法及应用因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
ABAQUS混凝土塑性损伤模型
4.5.2 混凝土和其它準脆性材料的塑性損傷模型這部分介紹的是ABAQUS提供分析混凝土和其它準脆性材料的混凝土塑性損傷模型。
ABAQUS 材料庫中也包括分析混凝的其它模型如基于彌散裂紋方法的土本構模型。
他們分別是在ABAQUS/Standard “An inelastic constitutive model for concrete,” Section 4.5.1, 中的彌散裂紋模型和在ABAQUS/Explicit, “A cracking model for concrete and other brittle materials,” Section 4.5.3中的脆性開裂模型。
混凝土塑性損傷模型主要是用來為分析混凝土結構在循環和動力荷載作用下的提供一個普遍分析模型。
該模型也適用于其它準脆性材料如巖石、砂漿和陶瓷的分析；本節將以混凝土的力學行為來演示本模型的一些特點。
在較低的圍壓下混凝土表現出脆性性質，主要的失效機制是拉力作用下的開裂失效和壓力作用下的壓碎。
當圍壓足夠大能夠阻止裂紋開裂時脆性就不太明顯了。
這種情況下混凝土失效主要表現為微孔洞結構的聚集和坍塌，從而導致混凝土的宏觀力學性質表現得像具有強化性質的延性材料那樣。
本節介紹的塑性損傷模型并不能有效模擬混凝土在高圍壓作用下的力學行為。
而只能模擬混凝土和其它脆性材料在與中等圍壓條件（圍壓通常小于單軸抗壓強度的四分之一或五分之一）下不可逆損傷有關的一些特性。
這些特性在宏觀上表現如下：單拉和單壓強度不同，單壓強度是單拉強度的10倍甚至更多；受拉軟化，而受壓在軟化前存在強化；在循环荷载(压)下存在刚度恢复；率敏感性，尤其是強度隨應變率增加而有較大的提高。
概論混凝土非粘性塑性損傷模型的基本要點介紹如下：應變率分解對率無關的模型附加假定應變率是可以如下分解的：是總應變率，是應變率的彈性部分，是應變率的塑性部分。
應力應變關系應力應變關系為下列彈性標量損傷關系：其中是材料的初始（無損）剛度，是有損剛度，是剛度退化變量其值在0（無損）到1（完全失效）之間變化，與失效機制（開裂和壓碎）相關的損傷導致了彈性剛度的退化。
ABAQUS_混凝土损伤塑性模型_损伤因子
混凝土损伤因子的定义BY lizhenxian271 损伤因子的定义损伤理论最早是1958年Kachanov提出来用于研究金属徐变的。
所谓损伤，是指在各种加载条件下，材料内凝聚力的进展性减弱，并导致体积单元破坏的现象，是受载材料由于微缺陷(微裂纹和微孔洞)的产生和发展而引起的逐步劣化。
损伤一般被作为一种“劣化因素”而结合到弹性、塑性和粘塑性介质中去。
由于损伤的发展和材料结构的某种不可逆变化，因而不同的学者采用了不同的损伤定义。
一般来说，按使用的基准可将损伤分为:(1) 微观基准量1,空隙的数目、长度、面积、体积;2空隙的形状、排列、由取向所决定的有效面积。
(2) 宏观基准量1、弹性常数、屈服应力、拉伸强度、延伸率。
2、密度、电阻、超声波波速、声发射。
对于第一类基准量，不能直接与宏观力学量建立物性关系，所以用它来定义损伤变量的时候，需要对它做出一定的宏观尺度下的统计处理(如平均、求和等)。
对于第二类基准量，一般总是采用那些对损伤过程比较敏感，在实验室里易于测量的量，作为损伤变量的依据。
由于微裂纹和微孔洞的存在，微缺陷所导致的微应力集中以及缺陷的相互作用，有效承载面积由A减小为A’。
如假定这些微裂纹和微孔洞在空间各个方向均匀分布，A’与法向无关，这时可定义各向同性损伤变量D为D= ( A- A’ )/ A事实上，微缺陷的取向、分布及演化与受载方向密切相关，因此材料损伤实际上是各向异性的。
为描述损伤的各向异性，可采用张量形式来定义。
损伤表征了材损伤是一个非负的因子，同时由于这一力学性能的不可逆性，必然有0dDdt≥ 2有效应力定义Cauchy 有效应力张量'σ''//(1)A A D σσσ==-一般情况下，存在于物体内的损伤(微裂纹、空洞)是有方向性的。
当损伤变量与受力面法向相关时，是为各向异性损伤;当损伤变量与法向无关时，为各向异性损伤。
这时的损伤变量是一标量。
3等效性假设损伤演化方程推导一般使用两种等效性假设，一种是应变等效性假设，另一种是能量等效性假设。
混凝土损伤塑性模型损伤因子的取值及应用研究
２０１９ 年 １２ 月
甘肃科学学报
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析软件自带的混凝土损伤塑性模型在分析混凝土结
与试验相结合的方 法 验 证 其 可 行 性,为 混 凝 土 材 料
构性能方面应用广泛,它假设混凝土材料受到拉压应
非线性分析提供了参考依据.
力作用后直至拉裂和压碎的损伤破坏是各向同性的,
在引入损伤因子来模拟单向加载过程中混凝土材料
１ 混凝土损伤塑性模型
循环加载过程中的刚度恢复现象,因此应用此模型进
拉压作用时刚度退化的程度,另一方面设定刚度恢复
重要参数包括损伤因子进行了说明,但是并未明确损
因子来模拟混凝土拉压刚度的恢复能力.
伤因子的计算方法,因此损伤因子的取值往往需要通
过混凝土试块进行重复加载试验的应力路径来标定,
１．
１ 混凝土单轴受拉应力Ｇ应变曲线
混凝 土 在 单 轴 受 拉 作 用 下,初 始 阶 段 为 弹 性 阶
所以为方便混凝土损伤塑性模型的使用,推导出损伤
段,在此阶段不会产生拉伸损伤,弹性模量为初始弹
刚度退化现象的同时,还引入了刚度恢复因子来模拟
因子的计算公式就十分关键.
近年 来,许 多 研 究 者 对 混 凝 土 损 伤 塑 性 模 型 进
性模量 E０ ;当应力超过弹性极限应力σt０ 后,将进入
ABAQUS混凝土塑性损伤因子计算方法及应用研究共3篇
ABAQUS混凝土塑性损伤因子计算方法及应用研究共3篇ABAQUS混凝土塑性损伤因子计算方法及应用研究1混凝土在受力作用下，除了弹性应变之外，还存在着塑性变形。
混凝土剪切破坏过程中，一般由于压力过大使得混凝土内部出现压杆破坏，此时混凝土已经失去完整的抗剪强度，而形成破坏面。
此时，混凝土仍然可以承受一定的轴向压缩应力，但是轴向应力的剩余值一般比较小。
针对混凝土的破坏过程，ABAQUS软件中使用了混凝土的塑性损伤模型。
塑性损伤模型通过描述混凝土在承受载荷的过程中的损伤行为，给出混凝土的应力与应变关系，是混凝土强度、刚度失效的数学模型。
塑性损伤因子是促成混凝土发生损伤过程的重要参数。
下面将重点介绍ABAQUS软件中混凝土塑性损伤因子的计算方法及应用研究。
混凝土塑性损伤因子计算方法在ABAQUS软件中，混凝土的塑性损伤因子D可以使用如下公式计算：D = (1 - εp / εmax)×(1 - (1 - εp / εmax)^c)其中，εp是混凝土的塑性应变；εmax是混凝土的最大应变；c是一种经验系数，一般取值在5-10之间。
具体来说，在ABAQUS中使用该塑性损伤因子计算混凝土应力-应变曲线时，其步骤如下：1.在ABAQUS中，选择适当的混凝土塑性损伤模型。
2.在定义材料属性时，需要设置混凝土的材料参数，包括杨氏模量、泊松比、抗拉强度、抗压强度、初始损伤比、最大应变等等。
3.当混凝土发生应力屈服时，ABAQUS软件会根据定义的塑性损伤模型和混凝土的材料参数，自动计算混凝土的塑性损伤因子D。
应用研究应用混凝土塑性损伤模型，可以模拟混凝土的破坏过程。
对于混凝土结构的安全评估、抗震评估以及结构损伤控制等方面的研究，都有很大的应用前景。
模拟框架结构的地震响应框架结构是建筑抗震设计的重要形式之一，其地震响应分析是一项重要的研究内容。
通过分析框架结构在地震作用下的塑性变形、裂缝分布及变形历程等情况，可以得出该结构在地震载荷作用下的性能和破坏机理。
ABAQUS-混凝土损伤塑性模型-损伤因子上课讲义
混凝土损伤因子的定义BY lizhenxian271 损伤因子的定义损伤理论最早是1958年Kachanov提出来用于研究金属徐变的。
所谓损伤，是指在各种加载条件下，材料内凝聚力的进展性减弱，并导致体积单元破坏的现象，是受载材料由于微缺陷(微裂纹和微孔洞)的产生和发展而引起的逐步劣化。
损伤一般被作为一种“劣化因素”而结合到弹性、塑性和粘塑性介质中去。
由于损伤的发展和材料结构的某种不可逆变化，因而不同的学者采用了不同的损伤定义。
一般来说，按使用的基准可将损伤分为:(1) 微观基准量1,空隙的数目、长度、面积、体积;2空隙的形状、排列、由取向所决定的有效面积。
(2) 宏观基准量1、弹性常数、屈服应力、拉伸强度、延伸率。
2、密度、电阻、超声波波速、声发射。
对于第一类基准量，不能直接与宏观力学量建立物性关系，所以用它来定义损伤变量的时候，需要对它做出一定的宏观尺度下的统计处理(如平均、求和等)。
对于第二类基准量，一般总是采用那些对损伤过程比较敏感，在实验室里易于测量的量，作为损伤变量的依据。
由于微裂纹和微孔洞的存在，微缺陷所导致的微应力集中以及缺陷的相互作用，有效承载面积由A减小为A’。
如假定这些微裂纹和微孔洞在空间各个方向均匀分布，A’与法向无关，这时可定义各向同性损伤变量D为D= ( A- A’ )/ A事实上，微缺陷的取向、分布及演化与受载方向密切相关，因此材料损伤实际上是各向异性的。
为描述损伤的各向异性，可采用张量形式来定义。
损伤表征了材损伤是一个非负的因子，同时由于这一力学性能的不可逆性，必然有0d D d t≥ 2有效应力定义Cauchy 有效应力张量'σ ''//(1)A A D σσσ==-一般情况下，存在于物体内的损伤(微裂纹、空洞)是有方向性的。
当损伤变量与受力面法向相关时，是为各向异性损伤;当损伤变量与法向无关时，为各向异性损伤。
这时的损伤变量是一标量。
3等效性假设损伤演化方程推导一般使用两种等效性假设，一种是应变等效性假设，另一种是能量等效性假设。
ABAQUS混凝土损伤塑性模型损伤因子
混凝土损伤因子的定义BY lizhenxian271 损伤因子的定义损伤理论最早是1958年Kachanov提出来用于研究金属徐变的。
所谓损伤，是指在各种加载条件下，材料内凝聚力的进展性减弱，并导致体积单元破坏的现象，是受载材料由于微缺陷(微裂纹和微孔洞)的产生和发展而引起的逐步劣化。
损伤一般被作为一种“劣化因素”而结合到弹性、塑性和粘塑性介质中去。
由于损伤的发展和材料结构的某种不可逆变化，因而不同的学者采用了不同的损伤定义。
一般来说，按使用的基准可将损伤分为:(1) 微观基准量1,空隙的数目、长度、面积、体积;2空隙的形状、排列、由取向所决定的有效面积。
(2) 宏观基准量1、弹性常数、屈服应力、拉伸强度、延伸率。
2、密度、电阻、超声波波速、声发射。
对于第一类基准量，不能直接与宏观力学量建立物性关系，所以用它来定义损伤变量的时候，需要对它做出一定的宏观尺度下的统计处理(如平均、求和等)。
对于第二类基准量，一般总是采用那些对损伤过程比较敏感，在实验室里易于测量的量，作为损伤变量的依据。
由于微裂纹和微孔洞的存在，微缺陷所导致的微应力集中以及缺陷的相互作用，有效承载面积由A减小为A’。
如假定这些微裂纹和微孔洞在空间各个方向均匀分布，A’与法向无关，这时可定义各向同性损伤变量D为D= ( A- A’ )/ A事实上，微缺陷的取向、分布及演化与受载方向密切相关，因此材料损伤实际上是各向异性的。
为描述损伤的各向异性，可采用张量形式来定义。
损伤表征了材损伤是一个非负的因子，同时由于这一力学性能的不可逆性，必然有0dD dt≥ 2有效应力定义Cauchy 有效应力张量'σ ''//(1)A A D σσσ==-一般情况下，存在于物体内的损伤(微裂纹、空洞)是有方向性的。
当损伤变量与受力面法向相关时，是为各向异性损伤;当损伤变量与法向无关时，为各向异性损伤。
这时的损伤变量是一标量。
3等效性假设损伤演化方程推导一般使用两种等效性假设，一种是应变等效性假设，另一种是能量等效性假设。
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。
基于ABAQUS软件的混凝土损伤模型建模研究
基于ABAQUS软件的混凝土损伤模型建模研究摘要：通过以混凝土桥墩和装配式框架的模型分析为例，对ABAQUS中C30混凝土建立塑性损伤模型，提供了分析所需数据的计算方法，以及触发失效混凝土元素删除的输入建议。
关键词：有限元分析，混凝土损伤塑性模型，损伤因子1 引言有限元分析软件ABAQUS混凝土损伤塑性模型采用各向同性弹性损伤结合各向同性受拉和受压塑性来替代混凝土的非弹性行为。
这一行为较好的适用于混凝土在复杂荷载下的受力情况，比如循环荷载。
地震的作用类似于循环荷载，是一个不断的加载，卸载的过程，此时就要考虑在这一过程中拉压塑性应变导致的弹性刚度退化以及在这一加载，卸载过程中的刚度恢复和退化。
[1]在地震的作用下，由于混凝土产生微裂缝以及微孔隙，产生应力集中等现象，使得混凝土的微裂缝以及微孔隙不断扩大产生较大裂缝，此时的混凝土并未发生屈服或塑性流动，但是混凝土作为整体的结构已经完全破坏，不能再承担荷载。
经典意义上的“塑性变形”理论无法很好的反应地震中混凝土的特性，因此，建立塑性损伤模型，从而研究地震作用下的混凝土结构[2]，对模拟实际情况是具有较高效度的。
2 混凝土损伤定义2.1 受压损伤受压损伤完全是建立在混凝土的变形超出弹性部分时对混凝土模型的定义，这里的损伤是指当加载超出混凝土的弹性范围时，在某一点进行卸载此时混凝土本身会发生开裂或者塑性变形，所以混凝土会受到一定程度上的损伤因此混凝土的刚度会退化，我们需要在ABAQUS模拟这种退化。
用户需要向ABAQUS提供超出弹性部分的受压应力应变数据，并保证其始终为正值[3]。
受压非弹性应变定义为受压总应变减去材料无损伤的弹性应变，，如图1所示。
图 1 受压非弹性应变当数据输入ABAQUS后，非弹性应变转化为塑性应变的过程由式（1）完成[4]。
（1）塑性应变值只能为正值，非弹性应变应始终保持单调递增，如果没遵循上述标准，提交作业后程序会在识别材料属性时中止并报错。
Abaqus混凝土损伤塑性模型的参数标定
2) 流动势偏移量（Eccentricity） 3) 双轴受压与单轴受压极限强度比 4) 不变量应力比 = 0.667 = 0.0005 = 1.16
5) 粘滞系数（Visosity Parameter） 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。
通过转换可得损伤因子根据abaqus混凝土损伤塑性模型参数验证规定混凝土受受拉损伤因子damageparameter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
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°
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：
c 所占的比例为 ， 假设非弹性应变 中塑性应变 c 通过转换可得
t E 1 t 0 dt in t E t 1 t 0
in
而根据参考文献混凝土受拉时 t 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 wt 0 。 受压损伤恢复因子（Compression Recovery） ：缺省值 wc 1 。
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混凝土损伤因子的定义BY lizhenxian271 损伤因子的定义损伤理论最早是1958年Kachanov提出来用于研究金属徐变的。
所谓损伤，是指在各种加载条件下，材料内凝聚力的进展性减弱，并导致体积单元破坏的现象，是受载材料由于微缺陷(微裂纹和微孔洞)的产生和发展而引起的逐步劣化。
损伤一般被作为一种“劣化因素”而结合到弹性、塑性和粘塑性介质中去。
由于损伤的发展和材料结构的某种不可逆变化，因而不同的学者采用了不同的损伤定义。
一般来说，按使用的基准可将损伤分为:(1) 微观基准量1,空隙的数目、长度、面积、体积;2空隙的形状、排列、由取向所决定的有效面积。
(2) 宏观基准量1、弹性常数、屈服应力、拉伸强度、延伸率。
2、密度、电阻、超声波波速、声发射。
对于第一类基准量，不能直接与宏观力学量建立物性关系，所以用它来定义损伤变量的时候，需要对它做出一定的宏观尺度下的统计处理(如平均、求和等)。
对于第二类基准量，一般总是采用那些对损伤过程比较敏感，在实验室里易于测量的量，作为损伤变量的依据。
由于微裂纹和微孔洞的存在，微缺陷所导致的微应力集中以及缺陷的相互作用，有效承载面积由A 减小为A ’。
如假定这些微裂纹和微孔洞在空间各个方向均匀分布，A ’与法向无关，这时可定义各向同性损伤变量D 为D= ( A- A ’ )/ A事实上，微缺陷的取向、分布及演化与受载方向密切相关，因此材料损伤实际上是各向异性的。
为描述损伤的各向异性，可采用张量形式来定义。
损伤表征了材损伤是一个非负的因子，同时由于这一力学性能的不可逆性，必然有0dDdt≥ 2有效应力定义Cauchy 有效应力张量'σ''//(1)A A D σσσ==-一般情况下，存在于物体内的损伤(微裂纹、空洞)是有方向性的。
当损伤变量与受力面法向相关时，是为各向异性损伤;当损伤变量与法向无关时，为各向异性损伤。
这时的损伤变量是一标量。
3等效性假设损伤演化方程推导一般使用两种等效性假设，一种是应变等效性假设，另一种是能量等效性假设。
采用能量等效性假设可以避免采用应变等效假设而使得各向异性损伤模型中的有效弹性矩阵不对称的问题.以下对两种假设进行简要的介绍。
(1) 应变等效性假设1971年 Lematire 提出，损伤单元在应力σ作用下的应变响应与无损单元在定义的有效应力'σ作用下的应变响应相同。
在外力作用下受损材料的本构关系可采用无损时的形式，只要把其中的Cauchy 应力简单地换成有效应力即可。
在一维线弹性问题中，如以ε表示损伤弹性应变则''0(1)E E D E σσσε===-由此可得0(1)E D σε=- (2)能量等效性假设Sidiroff 的能量等价原理，应力作用在受损材料产生的弹性余能与作用在无损材料产生的弹性余能在形式上相同,只要将应力改为等效应力，或将弹性模量改为损伤时的等效弹性模量即可。
无损伤材料弹性余能：22e W E σ=等效有损伤材料弹性余能：'22e ddWE σ=于是得20(1)d E E D =-，则进一步可以得到20(1)E D σε=-4单轴情况下损伤演化方程的介绍因为abaqus 中用到的损伤塑性模型，在帮助文件中并没有给给出如何定义损伤。
如果用户没有自定义损伤因子，充其量是带强度硬化的塑性模型。
且在abaqus 中用户需要输入的只是单轴下的，相应的损伤因子与开裂应变（或开裂位移）文中单指拉伸强化。
混凝土受拉时，主要表现为脆性，具有较小的不可逆变形，因此工程上常把它视为弹性材料。
从1980年开始，各国学者用损伤理论分析混凝土受载后的力学状态，提出了各种损伤模型，并首先应用于研究材料受拉的情况。
建立损伤模型可以用能量的方法，也可以用几何的方法，而最简单又实用的是用半实验半理论的方法。
下面介绍一些关于混凝土材料主要的损伤模型。
（1）经典损伤理论的混凝土损伤变量计算方法：D=1-E s /E 0其中E s 为应力应变曲线上任一点的割线模量。
（经过分析，该公式为弹性损伤模型，计算的损伤变量偏大，不适合ABAQUS 塑性损伤计算，输入后会报错）（2）Loland 模型该模型认为，在应力值以前（fεε≤），裂纹仅在体元中萌生和扩展，且保持在一个很小的限度内；在应力峰值以后（f u εεε≤≤）裂纹主要在破坏区内不稳定扩展、开裂。
1．f εε≤时，混凝土损伤材料损伤演化方程为'1E D εσ=- '(1)D σσ=- 01D D C βε=+式中E 为初始弹性模量。
2．fu εεε≤≤时，混凝土损伤材料损伤演化方程为'1f E D εσ=-'(1)D σσ=- 2()f f D D C εε=+- 由边界条件：|ffεεσσ==、|0f d d εεσε==、|1u D εε==可以定出常数β、1C 、2C ： ff f E σβεσ=- 、0111f D C εβ-=+ 、21ff u D C εε-=在应力达到峰值应力前，Loland 模型假定有效应力和应变之间为线性关系，与试验结果比较吻合。
而在峰值应变之后，有效应力为常数，并由此得到损伤变量与应变为线性关系，与实际情况不符，是一种近似的模拟。
（3）Mazars 模型混凝土损伤变量计算方法：11(1)exp[()f f D A A B εεεε-=-----式中:A,B 为材料常数，由实验确定，对一般混凝土材料0.7<A<1, 104<B<105,εf 为对应于σf的应变。
（计算公式较复杂，但有实验数据说话，可信度高，可以参考）对于一般混凝土单轴压缩时公式类推其中1<A<1.5, 103<B<2×103 。
5基于规范推荐的应力一应变曲线推导的单轴损伤演化方程损伤演化方程的推导由于选取不一样的假设前提而得到不同的方程。
往往在应用abaqus 算混凝土损伤时，需要输入参数多，在其帮助文件中又没有给出具体损伤的定义，有时输入数据容易出错（During the conversion from crushing to plastic strain abaqus found negative and/or decreasing values of plastic strain. Verify that the degradation data under *concrete compression damage is correct ）。
在工程应用中并没有现成的混凝土应力应变曲线，这时可以根据其对应的相应的抗拉强度t f 、抗压强度c f 和弹性模量0E ，近似的简化。
在达到极限应力时假设其应力应变曲线为直线，此阶段没有损伤，在极限应力峰值后采用规范给出的应力应变曲线，采用能量等效原理得出abaqus 输入的数据。
拉伸应力应变曲线压缩应力应变曲线（/f xεε=， /f y σσ=）（/fcx εε= ，/fc y σσ=）上式是通过《混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)》规范简化而来的，能满足大体积混凝土结构的基本需求。
混凝土单轴受拉的应力-应变曲线方程可按下列公式确定（在计算中前半部分认为线弹性，损伤只发生在峰值后）。
当1x ≥时 1.7(1)t xy x xα=-+同理混凝土单轴受拉的应力-应变曲线方程可按下列公式确定： 当1x ≥时 2(1)d xy x xα=-+其中20.312t t f α=，0.7850.1570.905d cf α=- 采用上文中提到的能量等效原理可得出： 单轴受拉损伤方程：0D = 1x ≤1D = 1x ≥单轴受压损伤方程：0D = 1x ≤1D = 1x ≥ 其它各种损伤可参考相关损伤力学书籍。
例子：*MATERIAL, NAME=a0_baduan*ELASTIC2.31E10,0.2*density2400*expansion0.826e-5*Concrete Damaged Plasticity35., 0.1, 1.16, 0.67, 0.*CONCRETE COMPRESSION HARDENING 24.3E+6, 0.000020.78E+6, 0.678E-0318.32E+6, 0.105E-0216.11E+6, 0.141E-0210.32E+6, 0.271E-026.45E+6, 0.445E-022.63E+6, 0.104E-011.26E+6, 0.210E-010.82E+6, 0.315E-01*CONCRETE COMPRESSION DAMAGE 0.0000, 0.00000.2450, 0.678E-30.3437, 0.105E-20.4242, 0.141E-2.0.6238, 0.271E-20.7571, 0.445E-20.8959, 0.104E-10.9492, 0.210E-10.9664, 0.315E-1*CONCRETE TENSION STIFFENING1.780E+6, 0.00001.351E+6, 0.725E-40.996E+6, 0.150E-30.536E+6, 0.401E-30.389E+6, 0.638E-30.313E+6, 0.873E-30.266E+6, 0.111E-20.233E+6, 0.134E-20.121E+6, 0.346E-2*CONCRETE TENSION DAMAGE0.0000, 0.00000.3317, 0.725E-40.5270, 0.150E-30.7659, 0.401E-30.8396, 0.638E-30.8763, 0.873E-3.0.8985, 0.111E-20.9135, 0.134E-20.9611, 0.346E-2此混凝土可通过abaqus损伤塑性模型检查。
作为交流附上相关的fortran子程序。
望大家共同进步，紧供参考。
BY lizhenxian27武汉珞珈山09-03-27如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！。