必看！科研工作中常见ABAQUS材料本构全面解析-附直播入口
导读：无论是力学、材料、机械、航天专业，只要课题中涉及及固体力学有限元仿真，材料本构都是至关重要的一环。材料本构建立起应力应变关系，只有根据对象材料的力学行为选择合适的材料本构和参数，才能获得相对准确的仿真结果。
ABAQUS作为广泛使用的大型商业有限元软件，内置了大量的材料本构模型，涵盖线性弹性、非线性弹性、粘弹性、金属塑性、可压缩塑性等等模型。同时，ABAQUS也提供了丰富的子程序接口，如creep、uhyper等子程序，支持用户快速实现蠕变、超弹等本构。对于更复杂的本构，ABAQUS还提供了UMAT和VUMAT子程序接口，方便进阶用户实现特定的本构。
2月16日20时，仿真秀主办的2025科研创新主题月第一期讲座将邀请仿真秀优秀讲师九千CAE做《全解科研中常见的ABAQUS材料本构》线上讲座，帮助用户学习科研论工程中常见的材料本构，梳理ABAQUS材料本构整体框架、详解ABAQUS弹性本构和ABAQUS弹塑性本构。
一、材料本构科研价值及应用场景
在我们的科研工作中，材料力学行为极为复杂，会随载荷类型、环境因素变化而呈现不同特性。材料本构能精准描述材料在各类工况下的响应，从初始弹性阶段，到进入塑性变形，直至最终失效破坏的全历程。借助构建契合的本构模型，科研人员能够深入洞察材料内部微观机制，例如位错运动、晶界滑移等，进而为材料性能优化夯实理论根基。以形状记忆合金研究为例，通过材料本构可考虑其马氏体相变诱发塑性、超弹性等复杂力学行为，预测合金在不同温度、应力条件下的形状恢复能力与循环稳定性。
近年来，伴随科研的迅猛发展，对新型材料的需求与日俱增。材料本构在新材料研发中扮演关键角色，借助数值模拟手段，可快速评估新材料性能，显著减少实验次数，降低研发成本与时间成本。科研人员能在虚拟环境中灵活调整新材料的化学成分、微观结构，利用本构模型预测性能变化，筛选出理想的材料设计方案。在研发新型高温超导材料时，通过本构模型模拟不同元素掺杂、晶体结构对超导转变温度、临界电流密度等性能的影响，助力开发高性能超导材料。
在当下科研，诸多问题涉及多物理场相互作用，如热-电-力、流-固-热等复杂耦合现象。材料本构可有效融入多物理场分析，充分考量材料在不同物理场协同作用下的性能演变。例如，在电池热管理系统研究中，需综合考虑材料的热膨胀、电导率、力学性能随温度的变化，材料本构能够精准模拟这些复杂物理现象，为电池热管理系统设计提供关键技术支撑。推荐关注《掌握LS-DYNA二次开发—开启材料本构研究的高级仿真进阶之路》
目前，材料本构在科研中的广泛应用有很多，主要包括：
(1)航空航天前沿探索
航空航天领域对材料性能要求近乎苛刻，需在极端高温、高压、强辐射等环境下保持优异力学性能。材料本构可用于模拟航空发动机热端部件在高温燃气冲刷、机械载荷作用下的蠕变、疲劳行为，预测部件使用寿命，为部件设计优化提供依据。在航天器结构设计中，通过分析材料在太空极端环境下的性能变化，如原子氧侵蚀、空间碎片撞击等，确保航天器结构的可靠性与安全性，支撑深空探测、载人航天等前沿任务。
(2)汽车产业创新升级
汽车行业正朝着轻量化、智能化方向发展，材料本构在此进程中发挥重要作用。在汽车轻量化设计中，可模拟高强度钢、铝合金、碳纤维复合材料等新型轻质材料在碰撞、振动等工况下的变形与失效行为，优化车身结构设计，提升汽车被动安全性与燃油经济性。在汽车动力系统研发中，通过模拟发动机零部件在高温、高压、高速运转下的力学性能，提高发动机的可靠性与耐久性，推动汽车产业技术创新。
(3)生物医学创新突破
在生物力学与生物医学工程领域，材料本构用于模拟人体生物材料的力学行为，如骨骼、肌肉、血管等。通过建立骨骼本构模型，研究骨骼在不同运动模式下的应力分布与变形规律，为骨科疾病诊断、治疗方案制定提供理论依据。在医疗器械研发中，如人工关节、心脏支架、组织工程支架等，利用材料本构分析材料在生理环境下的力学性能与生物相容性，确保医疗器械的安全性与有效性，促进生物医学领域的创新发展。欢迎研发工程关注视频教程《Abaqus生物力学HGO各向异性超弹本构与UMAT/VUMAT开发》。
二、ABAQUS弹性及塑性本构详解
1、线性弹性本构
2、非线性弹性本构
（2）超合金材料本构：ABAQUS中的superelastic本构，用于实现形状记忆合金力学行为描述。下图是利用该本构的仿真结果。
3、粘弹性本构
4、金属塑性本构
三、科研常见ABAQUS材料本构全面解读
以上是关于ABAQUS材料本构的一些整理，我提前放送给大家，欢迎大家扫描二维码预约我的直播，我将在直播中更详尽的介绍ABAQUS材料本构模型。以下是直播分享海报，欢迎扫码报名、分享和回放。
2025科研创新仿真（一）：全解常见的ABAQUS材料本构-仿真秀直播
四、2025科研创新仿真交流月
在全球科技创新飞速发展的当下，仿真技术作为推动各行业创新与发展的关键力量，正日益受到广泛关注。从 “蛟龙” 潜海到 “嫦娥” 揽月，从 “北斗” 组网到 C919 大型客机问世，众多 “大国重器” 的诞生都离不开仿真技术的有力支撑。随着我国在人工智能、5G 通信、大数据、云计算等领域取得显著成就，研发投入强度不断攀升，为进一步促进仿真技术的交流与创新，由仿真秀主办的2025 科研创新仿真交流月应运而生。
2月13日-3月15日，仿真秀邀请众多仿真优质内容创作者推出2025科研创新仿真技术应用系列报告会、科研创新仿真好课白名单、仿真优秀讲师/行家一对一答疑辅导等系列活动，旨在帮助科研工作者攻克在仿真技术应用过程中遇到的难题，全面提升他们的实操能力与理论水平。以上活动详细安排查看后续推文。
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这些系列活动与 2025 科研创新仿真交流月的其他活动相互补充、协同发展。系列报告会为交流月注入了新鲜的实践经验，好课白名单丰富了知识传播的途径，一对一答疑辅导则强化了交流的深度与精准度。共同为仿真技术在科研领域的深入应用与创新发展营造了浓厚的学术氛围，有力推动我国科研事业借助仿真技术迈向新的高度。
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