材料失效准则的定义

Chapter 2 材料失效理論(Material Failure Theories ）資料來源1. 吳嘉祥等譯，機械元件設計，第八版，高立圖書有限公司，台北縣，2006，2. Robert L. Norton, Machine Design An Integrated Approach, 3rd Edition, Pearson Prentice Hall, Person Education Inc 。

, Upper Saddle River, New Jersey, 2006。

1. 材料分類 ［1]延性材料 （Ductile Materials ）● 材料受力延長量(應變)可達5％ （或以上）● 材料對滑動(Slip ）之阻抗＜對斷裂(Fracture ）之阻抗●Material Failure (材料失效）因降伏(Yielding ）而發生,此時應力到達Yielding Stress (降伏強度或Yielding Strength ） ●多數延展性材料：yield 拉伸 yield 壓縮脆性材料 (Brittle Materials)● 材料受力伸長量無法達到5%，（材料在應變到達5％前即已失效) ● 材料的斷裂阻抗＜滑動阻抗●Material Failure 因斷裂而發生，此時應力到達Ultimate Stress (極限強度或Ultimate Strength ）●多數脆性材料：u 拉伸 u 壓縮2。

延展性材料的材料失效理論(Failure Theories of Ductile Materials ） ［1］ (a ）最大法向應力失效理論(Max. Normal Stress Failure Theory) =〉若不符合以下三個不等式關係中任何一個，即為Failurefs ypt 1fs ypc N S N S ≤≤σ （1a) fs ypt 2fs ypc N S N S ≤≤σ (1b) fsypt 3fsypc N S N S ≤≤σ (1c ）上式中,1, 2， 3為主應力(Principle Stress ），下標t 代表tension （拉伸）、下標c 代表compression (壓縮），其他符號: ．上式應用於延性材料S ypt ：拉伸降伏強度、S ypc ：壓縮降伏強度、N fs ：安全係數 ．應用於脆性材料S ypt 改為S ut （拉伸極限強度）、S yp c 改為S uc （壓縮極限強度)、N fs ：安全係數(b ）最大應變能失效理論(Max. Strain Energy Failure Theory ） 應變能（Strain Energy)常用U 代表之。

世界复合材料失效准则大会-概述说明以及解释1.引言1.1 概述复合材料是一种由两种或两种以上的基本物质组合而成的材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。

然而，复合材料在实际应用中容易发生失效，这不仅会导致财产损失，更会造成严重的安全隐患。

因此，为了确保复合材料的安全可靠应用，世界各国学术界和工业界专家都非常重视制定和完善复合材料失效准则。

本文将对复合材料失效准则的重要性进行深入讨论，并提出相应的建议和展望。

1.2 文章结构文章结构部分的内容为：文章结构主要分为引言、正文和结论三部分。

引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节，主要介绍了文章的概况、结构和写作目的。

正文部分包括复合材料的应用、失效模式和失效准则的重要性三个小节，主要介绍了复合材料的实际应用情况、可能出现的失效模式以及失效准则对复合材料的重要性。

结论部分包括总结复合材料失效准则的影响、未来发展趋势和结论三个小节，主要总结了复合材料失效准则的影响，展望了未来的发展趋势并对全文进行了总结。

整体结构清晰，逻辑性强，能够很好地帮助读者理解和吸收文章的内容。

1.3 目的:本文的主要目的是探讨世界复合材料失效准则大会的重要性和必要性。

通过对复合材料的应用、失效模式以及失效准则的影响进行分析，旨在加深人们对复合材料失效准则的认识，提高复合材料制造和应用的安全性和可靠性。

同时，本文也旨在展望未来复合材料失效准则的发展趋势，为相关领域的研究和应用提供参考和指导。

内容2.正文2.1 复合材料的应用复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成，具有优异的性能和特点，因此在各个领域都有广泛的应用。

在航空航天、汽车工业、建筑、体育器材、电子产品等领域，复合材料都有着重要的应用价值。

首先，在航空航天领域，复合材料由于其高强度、轻质化的特点，被广泛应用于飞机、宇航飞船、导弹等航空器材的制造中。

复合材料的使用可以减轻飞行器的重量，提高飞行器的载荷能力，延长飞机的使用寿命，同时还可以提高飞机的飞行速度和燃油效率。

单层板的二维强度理论-失效准则在平面应力状态下，单层板的基本强度有五个：t L F —纵向拉伸强度； c L F —纵向压缩强度；t T F —横向拉伸强度； c T F —横向压缩强度； LT F —纵横向剪切强度。

1.最大应力理论该理论假设，只要单层板方向上任何一个应力分量抵达相应的基本强度时，单层板破坏。

强度判据式为c tc t L L L T T T LT LTF F F F F σστ-<<-<<< (1-1)注：上式中任一不等式不满足，就意味着单层板破坏，该准则的各不等式是各自独立的，实际上是由三个分准则组成。

显然，在应用该强度理论时，必须将非主方向的应力转换到主方向上来。

2.最大应变理论 该理论假设，只要单层板主方向上任何一个应变分量抵达相应的基本强度所对应的应变值时，单层板破坏。

强度判据式为c tc t L L L T T T LT LTe e e e e εεγ-<<-<<< (2-1)式中诸e 为足标所指示的单向受力时的极限应变，它们与基本强度的关系为t t t t c c c c L L L T T TLT LT LT L L L T T Te F E e F E e F G e F E e F E ===== (2-2)由应力应变之间的关系，可将式（2-2）写成c tc t L L LT T L T T TL L T LT LTF F F F F σνσσνστ-<-<-<-<<（2-3）注：式（2-1）或式（2-3）中任一不等式不满足，就意味着单层板破坏。

该准则也是由三个分准则组成。

比较式（2-3）和式（1-1）可以看出，准则（2-3）中多了另一主方向应力的项。

3.蔡-希尔(Tsai-Hill)准则蔡-希尔准则只有一个判据式为22222221LL TTLT L L T LTF F F F σσσστ-++= （3-1）或者写成222()()()()()1LT L T T L TLL L T T L TF F F F F F F σσσστ-++= （3-2） 注：蔡-希尔准则只有一个判据式。

最大主应力失效准则最大主应力失效准则也称为梁柏松准则或者背武德准则，是一种较为经典的失效准则。

该准则主要基于材料的本构关系，通过判断材料中达到断裂极限的最大主应力是否超过了该材料的强度极限来预测材料的失效。

在破坏前的变形过程中，材料内部的应力状态会发生变化，并不断逼近其破坏极限。

通常情况下，材料内部的应力状态是不均匀而复杂的，因此，为了确定一种材料是否会失效，需要确定材料中产生的哪一种应力为主要的影响因素。

最大主应力失效准则的核心思想就是主要的影响因素是最大的主应力，因为它代表了材料所承受的最大拉伸或者压缩应力。

当最大主应力达到材料的强度极限时，就意味着该材料已经无法承受更大的负载，从而发生失效。

该失效准则的基本假设是：材料的本构关系是线性弹性的，材料在失效之前是有弹性的，失效后则完全失去刚性。

在考虑材料的失效时，需要首先确定其最大主应力，然后判断其是否超过了该材料的强度极限。

该强度极限可以通过材料的破裂强度或者屈服极限来描述。

如果最大主应力大于强度极限，则认为该材料已经失效。

反之，如果最大主应力小于等于强度极限，则认为该材料没有失效，并可以继续承受负载。

σ1_max/σ_ultimate <= 1其中，σ1_max表示材料中达到最大主应力的应力值，σ_ultimate表示该材料的强度极限。

需要注意的是，最大主应力失效准则实际上属于一种简单的失效准则，适用范围相对有限。

它主要适用于纯应力状态下的材料失效分析。

而在复杂应力状态下，该准则的失效预测能力就很受限制，因此，在实际工程中需要根据具体情况选择适合的失效准则进行失效分析。

lsdyna 失效准则（最新版）目录1.LSDYNA 简介2.LSDYNA 失效准则的定义3.LSDYNA 失效准则的种类4.LSDYNA 失效准则的应用5.LSDYNA 失效准则的优缺点正文1.LSDYNA 简介LSDYNA 是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件，主要用于解决大型结构在复杂载荷下的动力学问题。

通过模拟和计算结构的动力响应，LSDYNA 能够帮助工程师评估结构的安全性、稳定性以及耐久性。

2.LSDYNA 失效准则的定义LSDYNA 失效准则是指在有限元分析过程中，用于判断结构或材料失效的依据。

当结构或材料的某项性能指标超过预设的失效准则时，即认为结构或材料发生失效。

3.LSDYNA 失效准则的种类LSDYNA 失效准则主要包括以下几种：(1) 应力失效准则：当某点的应力超过材料的屈服强度或强度极限时，认为该点发生失效。

(2) 应变失效准则：当某点的应变超过材料的屈服应变或极限应变时，认为该点发生失效。

(3) 位移失效准则：当某点的位移超过预设的失效位移时，认为该点发生失效。

(4) 疲劳失效准则：当某点在循环载荷作用下，经过一定次数的加载和卸载后，发生失效。

4.LSDYNA 失效准则的应用LSDYNA 失效准则在工程领域中有广泛的应用，例如：(1) 航空航天领域：在飞机、火箭等设计中，通过应用 LSDYNA 失效准则，可以评估结构在飞行过程中的安全性和稳定性。

(2) 汽车工程领域：在汽车车身、悬挂系统等设计中，应用 LSDYNA 失效准则可以提高设计的可靠性和安全性。

(3) 土木工程领域：在桥梁、隧道、高楼等大型结构设计中，应用LSDYNA 失效准则有助于确保结构的安全性和耐久性。

5.LSDYNA 失效准则的优缺点优点：(1) LSDYNA 失效准则能够为工程师提供直观的失效判断依据，有助于提高设计的可靠性和安全性。

(2) 通过应用不同的失效准则，可以更全面地评估结构在不同工况下的性能。

一、关于dyna中材料失效准则的定义有些材料类型中有关于失效准则的定义，但是也有些材料类型没有失效准则的材料类型，这时需要额外的失效准则定义，与材料参数一块定义材料特性。

需要用到*mat_add_erosion关键字，对于这个关键字有几个需要注意的地方。

1、材料的通用性破坏准则：`材料通常为拉破坏或者剪切破坏，静水压是以压为正，拉为负，所以静水压破坏就是给出最小的承受压力，当然需要小于0（即拉力），如果静水压小于该值，则材料破坏。

相反，应力则是以压为负，拉为正，故最大主应力或最大等效应力或最大剪应力破坏等等都是给出最大的应力极限，当然大于0，如果拉应力大于该值，则材料破坏，无论是*MAT_ADD_EROSION，还是材料内部自带的破坏准则还是其他软件，都遵循以上准则。

注意：屈服不是失效。

2、单元失效模拟的功能与目的单元删除功能是为了克服有限元本身的缺陷而提出的一项方法，由于有限元本身是基于连续介质力学的，而在连续介质力学中，所研究的物体需要是连续的，既物质域在空间中连续。

在这样的理论假设框架下，单元本身是不会消失的。

然而在实际情况下，由于损伤断裂的存在，势必会使得一些单元消失或者完全的失效，所以为了能够模拟这种情况，DYNA 提供了单元失效功能。

破坏、失效、断裂，都是工程性的概念，它表示在达到某一准则后，结构、构件、或者构件中的某一部分，从结构中退出工作，不再影响整体结构的受力。

而从有限元概念上说，对上述机制的模拟，基本手段都是一样的，就是当满足某一指标（比如某个应变大小）后，将一个单元或者一个积分点的质量、刚度和应力、应变都设为零（或者非常接近与零），这样它在整体结构计算中就不再发挥作用，进而实现了退出工作机制的模拟。

所以，无论是把纤维模型中的某个纤维、或者分层壳模型中的某一层、或者实体模型中的某个积分点，或者结构中的某个单元，让其不再参与整体结构计算，都可以达到模拟破坏退出工作的目的。

而所谓单元生死技术，是上述基本概念在有限元程序中的一个“打包”应用。

材料失效准则详解材料失效准则通常包括强度和稳定性两个方面。

强度是指材料能够承受的应力水平，超过该水平就会发生破坏。

而稳定性则是指材料在失去稳定性后会发生的破坏形式和过程。

下面将详细介绍材料失效准则的一些常见类型和相关知识。

强度失效准则是材料失效准则中最常见的一种。

它指的是在给定的应力状态下，材料是否能够承受足够大的力量而不发生破坏。

强度失效准则的研究主要通过实验和数值模拟来确定材料的强度极限。

常用的强度失效准则包括最大主应力理论（maximum principal stress theory）和最大剪应力理论（maximum shear stress theory）等。

最大主应力理论认为，在达到材料强度极限前，材料中的最大主应力不应超过材料的抗拉强度。

最大剪应力理论则认为，在达到材料强度极限前，材料中的最大剪应力不应超过材料的剪切强度。

除了强度失效准则外，稳定性失效准则也非常重要。

稳定性失效准则主要关注材料的稳定性问题，即在承受一定应力后，材料是否会产生失稳现象。

常见的稳定性失效准则有屈曲失效准则和屈服失效准则等。

屈曲失效准则是指在一定加载条件下，材料会由于应力集中等原因出现变形或破坏。

屈曲失效准则的研究通常涉及到弹性稳定性和塑性稳定性等问题。

而屈服失效准则则是指在给定的加载条件下，材料会由于应力超过其屈服强度而发生塑性变形。

材料失效准则的研究对于工程实践具有重要意义。

首先，它可以帮助工程师和科学家们选用适合工程需求的材料。

通过研究强度失效准则，我们可以了解材料在不同应力状态下的承载能力，从而选择合适的材料。

其次，材料失效准则的研究还可以帮助我们设计更安全可靠的结构。

通过研究稳定性失效准则，我们可以了解材料在承受一定应力后的变形和破坏形式，从而设计出更稳定的结构。

最后，材料失效准则的研究还有助于我们了解材料破坏的机理和过程。

通过深入研究材料失效准则，我们可以揭示材料在应力或环境作用下破坏的原因和机制，从而为材料科学和工程实践提供更多的依据和指导。

abaqus单元失效准则设置摘要：一、引言二、Abaqus 单元失效准则设置1.失效准则类型2.失效准则参数设置3.失效准则应用案例三、总结正文：【引言】Abaqus 是一款强大的有限元分析软件，广泛应用于工程领域的结构分析、热传导、热膨胀、动力学分析等。

在Abaqus 中，单元失效准则设置是进行有限元分析的重要步骤。

本文将详细介绍Abaqus 单元失效准则设置的相关内容。

【Abaqus 单元失效准则设置】1.失效准则类型Abaqus 提供了多种失效准则类型，包括：- 最大应力失效准则：根据单元的最大应力来判断是否失效。

- 最大应变失效准则：根据单元的最大应变来判断是否失效。

- 屈曲模态失效准则：根据单元的屈曲模态来判断是否失效。

- 材料失效准则：根据材料的失效准则来判断是否失效。

用户可以根据实际问题选择合适的失效准则类型。

2.失效准则参数设置在Abaqus 中，用户需要为失效准则设置参数，包括：- 失效准则类型：如最大应力失效准则、最大应变失效准则等。

- 失效准则的失效门槛值：设置失效的临界值。

- 失效准则的失效函数：设置失效准则的具体形式。

用户需要根据实际问题合理设置失效准则参数。

3.失效准则应用案例以一个简单的应力分析为例，设置Abaqus 单元失效准则的步骤如下：（1）打开Abaqus 软件，导入模型。

（2）在Model 模块中，选择Elements，在Element Type 下拉菜单中选择所需的单元类型。

（3）在Element Type 下拉菜单中选择失效准则类型，如Maximum Stress。

（4）设置失效准则的失效门槛值，如设置最大应力为0.5。

（5）设置失效准则的失效函数，如设置为S(S)=S。

（6）确认设置后，在Job 模块中提交分析任务。

【总结】本文详细介绍了Abaqus 单元失效准则设置的相关内容，包括失效准则类型、失效准则参数设置和失效准则应用案例。

一般来说塑性材料用最大切应力失效准则(Tresca Criterion) 或者von Mises Criterion。

而脆性材料一般用最大主应力失效准则(Maximum Principal Stress Criterion)。

这样选择是因为材料的微观结构不同。

对于塑性材料(ductile material)，比如金属，失效是从屈服(yielding) 开始的。

屈服并不等于完全失效，而是材料内部晶体的重组，也就是硬化(hardening) 的过程，产生屈服是因为材料分子间产生了相对滑移，宏观上变现为切应变(非常小)，所以是切应力导致了材料的屈服。

那为什么单向拉伸金属也会导致屈服呢？那是因为虽然是拉伸方向没有切应力，但通过坐标变换可以证明，在其他方向有切应力，其中45度方向切应力最大，为正应力的一半。

这也是为什么双向拉伸金属，反而不容易屈服，因为45度方向的切应力被抵消了。

所以我们可以用最大切应力失效准则。

对于von Mises Criterion ，其定义是：如果材料的畸变能超过了最大畸变能，那么材料失效。

畸变能是偏应力(deviatoric stress) 产生的应变能。

一个应力张量可以表示为偏应力(deviatoric stress) 和流体静应力(hydrostatic stress)的和，而流体静应力是物体主方向上的应力，大小相等，通过坐标变换不产生切应力。

所以偏应力是排除了主方向上不产生切应力后的应力，可以用来表示物体受纯切应力的大小，其对应的能量则可以作为塑性材料失效的判断准则。

下面谈谈脆性材料(brittle material)，脆性材料的微观结构比较规整，比如玻璃，一般是排列整齐的晶体，所以很难变形，弹性模量很大。

这种微观结构意味着，一旦有一小部分结构发生了变化，比如分子键的断裂，则局部会蔓延到整体(不像塑性材料那样重组)，产生整体的断裂。

在宏观上表现为，如果材料内部的最大应力超过了允许的最大应力，则材料失效，所以我们用最大主应力失效准则作为脆性材料的失效准则。

abaqus用hashin子程序的材料参数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以涵盖以下方面：概述部分主要介绍本篇长文的背景和整体内容，向读者提供一个整体的认识和预期。

具体内容可以包括以下几个方面：1. 背景介绍：介绍ABAQUS软件及其在工程领域的应用。

概述ABAQUS是一款广泛应用于结构、土木、力学等领域的有限元分析软件，它可以对结构的力学性能进行模拟和预测，为工程设计和优化提供支持。

2. Hashin子程序的概述：简要介绍Hashin子程序在ABAQUS中的作用和重要性。

Hashin子程序是ABAQUS中用于模拟复合材料破坏行为的子程序，可以对复合材料的破坏过程进行可靠的分析和预测。

3. 目标和意义：说明本篇长文的目标和意义。

具体可以介绍本文将重点讨论ABAQUS中使用Hashin子程序时的材料参数，通过对材料参数的研究和优化，提高模拟结果的准确性和可靠性，为工程实际应用提供更好的支持。

通过概述部分的介绍，读者可以对本篇长文的背景和内容有一个初步的了解，为后续的正文部分提供一个逻辑和认知的框架。

同时，也可以激发读者对于ABAQUS和材料参数研究方面的兴趣，增加读者对本文的阅读欲望。

1.2文章结构1.2 文章结构本文总共分为三个主要部分，即引言、正文和结论。

每个部分都有特定的目标和内容。

在引言部分，我们将提供一些简要的背景信息，并对本文的目的进行概述。

我们将介绍ABAQUS软件及其在工程领域中的应用，并对Hashin 子程序进行概述。

此外，我们还将强调材料参数对于使用Hashin子程序的重要性。

在正文部分，我们将详细介绍ABAQUS软件的基本原理和功能，并对Hashin子程序进行详细说明。

我们将解释该子程序的工作原理以及如何在ABAQUS中使用它来进行材料参数分析。

我们还将探讨不同材料参数的意义和影响，以及如何选择合适的参数来实现预期的仿真效果。

最后，在结论部分，我们将总结整篇文章的主要内容和发现。