abaqus材料强度（基于abaqus的各向异性材料的抗拔力学性能分析）

近在做有关木材的抗拔性能的分析，遇到了一系列的问题，比如各向异性材料参数填写，材料方向分配，基于HILL屈服准则的材料参数等，经过一段时间的文献调研，资料查询，已经基本搞清楚，鉴于网上相关帖子比较少，所以特地写一篇帖子，以供参考！

1. 3D模型建立。利用相关软件（solidworks，creo或inventor），建立3D模型Part-1,Part-2，并导出step中性格式。

2. ABAQUS模型导入。打开ABAQUS，选择Part界面，依次点击File>import>part，选择STEP格式（如下图所示），点击OK,导入至ABAQUS中。并建立Part-3模型，为解析刚体。

1. 定义材料参数。接下来就是困扰已久的材料参数定义，因为以前没有接触过各向异性材料，所以摸索了几天。首先来了解下正交各向异性的本构方程^[1]，如下；

也可以写成逆本构关系的形式：

（4.3）式中的相关材料参数组成的是柔度矩阵，（4.4）式中D为刚度矩阵，关于柔度矩阵与刚度矩阵的关系，可自行查阅资料。

回到ABAQUS中，第一步定义密度：点击material manager>create>general>density

第二步定义弹性材料参数：点击material manager>create>mechanical>elasticity>elastic。

此处type选择engineering constant，依次填入弹性模量与泊松比。（也可以选择Orthotropic,填入D1111至D2323等六个参数，需要利用弹性模量和泊松比进行换算），相关材料参数参考文献^[2]

第三步定义塑性材料参数，点击material manager>create>mechanical>plasticity>plastic。Suboptions>potential进入如下页面：

此处的HILL屈服准则是基于Mises屈服准则的扩展。R11，R22…R23为各向异性应力屈服比，具体如下^[1]：

定义完材料参数后，点击OK退出material manager。后续进行建立section，及在section assignment中进行材料属性分配。

第四步材料属性方向定义，分配前得建立局部左边系，然后点击assign material orientation

，选择part，点击OK，进入到材料方向定义页面，选择坐标系，并定义材料属性的方向，如下图。需要对part-1和part-2别进行section assignment和assign material orientation。

4. 模型装配。进入assembly模块中，将Part-1,Part-2,Part-3组装到一块，模型如下：

5.建立分析步。进入step模块中，建立step-1和step-2，如下图。Step-1与step-2设置一样。

6.建立接触。 建立接触之前，可在Part模块中，对part-1,part-2和part-3分别建立一些surface，用于建立接触关系。第一步，进入interaction property中建立两种接触属性，一种是nofriction，另一种是yesfriction，如下图：

第二步，由于part-1和part-2之间是过盈装配关系，在part-1和part-2之间建立4个过盈配合的接触关系，接触属性选择yesfriction，在part-2和part-3之间建立硬接触，接触属性选择nofriction。方便始加位移边界条件。

7. 添加边界条件，在part-1上下面添加位移边界条件，约束所有自由度，在part-3的RP上于step-1添加位移调价0.001，（为了方便建立接触条件，能够计算）在step-2时变为10。

8. 划分网格。对part-1和part-2进行网格划分，比较简单，不再赘述。

9.建立计算任务，提交计算，等待计算完成，并打开计算结果。

以上为所有模型建立过程，如有不当之处，请指正，并沟通交流。

参考文献

[1] 朱忠漫.干缩裂缝对历史建筑木结构件受力性能影响的试验研究[D].东南大学，2015.05.

[2] 杨建福.榫卯结构参数对其力学性能的影响[D]. 北京工业大学，2017.05.

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