Компьютерное моделирование процессов накопления повреждений в твердых телах с трещинами с помощью пользовательской процедуры UMAT вычислительного комплекса Simulia Abaqus

Abstract

В настоящей работе представлен опыт использования процедуры UMAT многофункционального комплекса SIMULIA Abaqus, реализующего метод конечного элемента, для описания накопления повреждений в образцах с концентраторами напряжений в материале с определяющими уравнениями, базирующимися на конституциональных уравнениях линейно упругого изотропного материала, и инкорпорирующими компоненты тензора поврежденности второго ранга. Определяющие соотношения описаны с помощью процедуры UMAT и реализованы в Abaqus/Standart. Найдены распределения поврежденности у вершины трещины и проанализированы зоны активного накопления повреждений в условиях смешанного нагружения на примере целого ряда задач для тел с различными концентраторами напряжений, трещинами и надрезами в полном диапазоне смешанных форм нагружения. Выполнена серия вычислительных экспериментов для пластины с центральной горизонтальной и наклонной трещинами и для диска с вертикальной наклонной трещиной (с различными углами наклона надреза к хорде диска) в материале с учетом процессов накопления повреждений и определены конфигурации зон активного накопления повреждений. Показано, что учет процесса накопления повреждений приводит к снижению концентрации напряжений в телах с трещинами и концентраторами напряжений. In the paper the experience of using the user procedure UMAT of FEM program SIMULIA Abaqus for damage accumulation process in the vicinity of the crack is presented. The constitutive equations are based on the Hook’s law with the damage tensor components incorporated into the constitutive relations. The material model is described by means of user procedure of Simulia Abaqus. Damage tensor of the second rang is incorporated into constitutive equations. A large series of numerical experiments have been performed. Damage tensor components in cracked specimens of different configurations under mixed mode loading are found. Is shown that damage accumulation process leads to decrease of the stress concentration in cracked specimens.