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Abaqus 分析用户手册-材料卷简介：
Abaqus 是 Dassault Systemes 公司开发的一款强大的三维数值模拟软件，广泛应用于机械、航空航天、汽车、能源等多个工程领域。材料卷是 Abaqus 用户手册中的一个重要部分，主要针对材料和行为的描述和设置。
材料卷在 Abaqus 用户手册中，主要包括以下内容：
1. 材料库：介绍了所有可用的材料，包括线性弹性、非线性弹塑性、热传导、热膨胀、热应力松弛、疲劳强度、蠕变、多尺度材料行为等。每个都有其适用的条件和参数设置。
2. 材料属性：如何定义和设置材料的物理属性，如弹性模量、泊松比、剪切模量、屈服强度、硬化规则等。
3. 温度依赖性：如何处理温度对材料性能的影响，如热膨胀系数、热传导率等。
4. 材料表：如果使用用户自定义的材料表，如何创建和导入材料数据。
5. 材料的选择和应用：如何根据问题的需求选择合适的材料，并在分析过程中正确地应用到中。
6. 材料的老化和失效：介绍如何考虑材料的疲劳、蠕变等老化过程。
7. 材料的子结构：如何处理材料的多尺度行为，如微观材料、连续-离散等。
通过阅读材料卷，用户可以了解如何在 Abaqus 中建立和配置材料，以适应各种复杂工程问题的模拟需求。
Abaqus 分析用户手册-材料卷部分内容预览：
式中，の是总应力（“真”应力或者有限应变问题中的柯西应力）；D是四阶弹性张量；8l 是总弹性应变（有限应变问题中的对数应变）。注意：不要在弹性应变很大的时候采用线性 弹性材料定义，此时应采用超弹性代替。即使是在有限应变问题中，弹性应变也应当比 较小（小于5%）。
定义黏弹性材料的线弹性响应
黏弹性材料（“时域黏弹性”，2.7.1节）的弹性响应可以通过定义材料的即时响应或 长期响应来指定。定义即时响应时，必须在非常短的时间跨度内完成确定弹性常数的试验 所用时间应比材料的特征松弛时间短得多。 输人文件用法：*ELASTIC基础混凝土施工工艺标准(QB-CNCEC J010504-2004)，MODULI=INSTANTANEOUS Abaqus/CAE用法：Property module：material editor：Mechanical→Elasticity→Elastic: Modulitimescale(for*iscoelasticity):Instantaneous 另外，如果使用长期弹性响应，则必须在比黏弹性材料的特征松弛时间长得多的时间跨
Abaqus分析用户手册一材料卷
输人文件用法：*ELASTIC，MODULI=LONGTERM Abaqus/CAE用法：Propertymodule:materialeditor：Mechan Modulitimescale(for*iscoelasticity):Lon
根据弹性属性对称面的数量，一种材料可以归类成各向同性（过每个点有无数个对称 平面）或者各向异性（无对称面）。某些材料过每个点具有有限个对称面，例如正交异性材 料的弹性属性是具有两个正交的对称面。弹性张量D的独立项个数便取决于此对称属性。 定义各向异性的程度和弹性属性的定义方法如下所述。如果材料是各向异性的，则必须使用 局部方向（“方向”，《Abaqus分析用户手册一一介绍、空间建模、执行与输出卷》的2.2.5 节）来定义各向异性的方向
弹性属性可以通过给定弹性模量E和泊松比来完全确定。剪切模量G与E和的关 系为G=E/[2（1**）。如果有必要，这些参数可以作为温度和其他预定义场的函数给出。 在Abaqus/Standard中，可以通过使用分布（分布定义”，《Abaqus分析用户手册 介绍、空间建模、执行与输出卷》的2.8.1节）为均质实体连续单元定义空间变化的各向 司性弹性行为。分布中必须包含默认的E和值。如果使用了一个分布，则不可以定义与温 度和/或场变量相关的弹性常数。 输入文件用法：*ELASTIC，TYPE=ISOTROPIC Abaqus/CAE用法：Property module：material editor：Mechanical→Elasticity→*Elastic:
通过指定工程常数来定义正交异性弹性
正交异性材料中的线弹性可以通过给定“工程常数”来容易地定义：3个与材料的主方 向关联的模量Ei、E2、E3；泊松比V12、V13、V23；剪切模量G12、G13和G23。用这些模量根 据下式定义弹性柔量：
E1,2,3,G12,G13,G23>0
Abaqus分析用户手册一 一材料卷
Ep,Et,Gp,G,>0 V,/<1
Ep,EGp,G>0 1*,/<1
义平面应力中的正交异性弹性
在Abaqus/Standard中，可使用分布（“分布定义”，《Abaqus分析用户手册 介绍 空间建模、执行与输出卷》的2.8.1节）为均匀实体定义连续弹性空间变化的平面应力正 交弹性行为。分布中必须包含弹性模量和泊松比的默认值。如果使用了一个分布，则不可以 定义与温度和/或场变量相关的弹性常数。 输入文件用法：*ELASTIC，TYPE=LAMINA Abaqus/CAE用法：Propertymodule：material editor：Mechanical→Elasticity→Elastic Type:Lamina
平面应力要求的材料可靠性如下
通过指定弹性刚度矩阵中的项来定义正交异性的弹性
E1,E2,G12,G13,G23>0 1V12 1<(E,/E2) 1/2
1 Dun D1122 D1133 0 0 0 811 811 022 D2222 D2233 0 0 0 822 822 033 D333 0 0 0 833 [Del] E33 D1212 = 012 0 0 Y12 Y12 13 sym D1313 0 Y13 Y13 023 D2323（23） 23
Abaqus分析用户手册材料卷
当直接给定材料刚度参数Di时，Abaqus根据需要对平面应力情况施加G33=0的约束 来简化材料的刚度矩阵。 在Abaqus/Standard中，可使用分布（“分布定义”，《Abaqus分析用户手册一一介绍 空间建模、执行与输出卷》的2.8.1节）为均质实体连续单元定义空间变化的正交异性弹 性行为。分布中必须包含默认的弹性模量和泊松比值。如果使用了一个分布，则不可以定义 与温度和/或场变量相关的弹性常数。 输人文件用法：*ELASTIC，TYPE=ORTHOTROPIC Abaqus/CAE用法：Propertymodule：material editor：Mechanical→Elasticity→Elastic: Type:Orthotropic
材料稳定性产生的对弹性常数的限制如下
D1111D2222D333D1212D1313D2323>0 ID122/<(DimD222)1/2 ID133 /<(D1D333)1/2 ID233/<(D222D333) /2 det(Del)>0
定义完全各向异性的弹性
对于完全各向异性的弹性，需要21个独立的弹性矩阵参数。应力一应变关系如下，
dnl Dimll D1122 D1133 Du112 D113 D123 11 B1 022 D2222 D2233 D2212 D2213 D2223 822 822 D333 D3312 D3313 D3323 Q33 33 =[Del] 833 012 D1212 D1213 D1223 Y12 Y12 D1313 D1323 013 sym Y13 Y13 D2323 023 Y23 Y23
当直接给定材料刚度参数（Di）时，Abaqus根据需要对平面应力情况施加以G33=0的约 束来简化材料的刚度矩阵。 在Abaqus/Standard中，可使用分布（“分布定义”，《Abaqus分析用户手册一一介绍 空间建模、执行与输出卷》的2.8.1节）为均质实体连续单元定义空间变化的完全各向异 性的弹性行为。分布中必须包含默认的弹性模量和泊松比值。如果使用了一个分布，则不可 以定义与温度和/或场变量相关的弹性常数。 输入文件用法：*ELASTIC，TYPE=ANISOTROPIC Abaqus/CAE用法：Property module：material editor：Mechanical→Elasticity→Elastic Type:Anisotropic
根据稳定性要求加在弹性常数上的约束过于复杂，以至于无法用简单的方程组来 而，D为正定这一要求明确要求弹性矩阵【D的所有特征向量都是正值。
为翘曲单元定义正交异性弹性
对于实体单元模拟铁木辛柯梁，实体横截面使用的二维网格划分的（见“网格划 分的梁横截面”，《Abaqus分析用户手册一一分析卷》的5.6.1节），Abaqus提供了在两个 用户指定的材料方向上含有不同剪切模量的线弹性材料定义。在用户指定的方向上，应力 应变的关系如下：
G y T2 G 22
式中，是梁的轴应力；T，和T2是两个切应力。 输人文件用法：*ELASTIC，TYPE=TRACTION Abaqus/CAE用法：Property module.material edito
Abaqus分析用户手册材料卷
以胶黏单元的牵引和分离方式定义弹性
对于模拟黏接界面的胶黏单元（见“采用牵引分离描述来定义胶黏单元的本构响应， 《Abaqus分析用户手册一一单元卷》的6.5.6节），Abaqus提供了一个能够直接写成法向牵 引和法向应变形式的弹性定义。对于无耦合行为，每个牵引组成部分只依赖于它的共轭正应 变：而对于耦合行为，响应则更加普遍（如下文所示）。在局部单元方向上，非耦合行为的 尚力成恋关系加下
名义应变。 对于耦合的牵引分离行为，应力一应变关系如下：
C Ean Ene Ent En En E.. E. 6. Eat E. Eu 8
非耦合行为的稳定性要求E>0，E>0，E.>0。对于耦合行为，稳定准则要求： Em>0,E.>0,Eu>0 EmVEE.. EEE
E.
GB 16710-2010 土方机械 噪声限值E. Abaqus/Explicit中为状态方程定义各向同性剪切弹性行为 式中，S是偏应力；e是偏弹性应变。定义弹性偏行为时，必须提供弹性剪切模量μ。 输人文件用法：*ELASTIC，TYPE=SHEAR Abaqus/CAE用法：Property module：material editorMechanical→Elasticity→Elastie: Type:Shear 2.2.2无压缩或者无拉伸 品：Abaqus/Standard Abaqus/CAE 警告：除非与杆或者梁单元一起使用，Abaqus/Standard不为此选项形成确切的材料冈 度。因此，有时候收敛性很差 “材料库DBJ∕T 15-205-2020 轨道交通运营隧道结构安全评估技术规范，概览”，1.1.1节 “弹性行为：概览，2.1节 。“线弹性行为”，2.2.1节 ●*NOCOMPRESSION ·*NOTENSION ·“定义弹性”中的“指定弹性材料属性”，《Abaqus/CAE用户手册》的12.9.1节 ·*NOCOMPRESSION ·*NOTENSION 。“定义弹性”中的“指定弹性材料属性”，《Abaqus/CAE用户手册》的12.9.1节