ABAQUS延性损伤模型：金属材料断裂模拟新方法

延性损伤模型 可以模拟金属材料的拉伸破坏过程。该模型通常结合塑性模型 进行分析，常见的延性破环过程如下图所示：

如果不设置延性损伤，材料在塑性阶段强度逐渐增加，刚度保持不变；考虑延性损伤模型后，假设材料的强度受到损伤作用的影响，逐渐下降，同时刚度也随着损伤参数 D 的增加而减小。在使用ABAQUS 模拟材料的延性损伤模型时，通常需要输入材料强度下降段的范围，即displacement at failure 。该参数数值越小，说明材料脆性特征越强，反之，材料延性特征越强。

在有限元模拟过程中，如果 displacement at failure 的数值过小，模型常遇到收敛困难，因此用隐式求解器 模拟脆性材料破坏过程较为困难。为了克服收敛问题，显示动力求解器 常用于模拟强度下降明显或者突然发生能量释放的模型。

建模过程：用ABAQUS explicit dynamic求解器分析金属材料的延性损伤特性

（1）part

（2）material

图中displacement at failure设置为0.02，脆性特征明显。

（3）assembly

（4）step

（5）interaction

（6）load

（7）mesh

（8）运行

以上两个模型的共同特点是：Kinetic energy 大约占 total energy 的0.2 % -1 %，处在可以接受的范围。

对于基准模型（时间为1，质量系数为1）：Kinetic energy 和 total energy的比值极小，可以忽略不记。Total energy的数值比前两个模型高很多。

（9）结果

总结：采用较小的时间和调整质量系数都可以明显的提高计算效率，但是对破环形式有影响。当时间设置为1s，质量系数等于1时，试件在加载端破坏，另外两种情况下（时间为0.1s组合质量系数为1 以及 时间为1s组合质量系数为100）试件在固定端破坏。

如果能够提升计算效率，适当牺牲一些精确度是可以接受的。但是，必须确保动力部分的能量相较于内能占比较小。