Abaqus 中的内置材料模型
ABAQUS 有许多鲜为人知的内置材料模型，这些模型未记录在手册中，并且处于隐藏状态，却无法访问它们。
这些 Abaqus 材料模型采用隐藏的 Fortran 用户子例程的形式，例如 UMAT、VUMAT、UVARM、UDMGINI 等，其代码可在 Abaqus 安装目录中获取，但无法通过用户界面访问。其原因可能是用户测试或类似的原因。
下面我就给大家介绍一下。
1- 适用于陶瓷和脆性材料的JH和JHB模型
为了预测脆性材料（例如陶瓷）的损坏，可以使用 Abaqus/Explicit 的 VUMAT 子程序 Johnson-Holmquist (JH-1 和 JH-2) 和 Johnson-Holmquist-Beissel (JHB) 材料模型。从 Abaqus 6.10 版本开始具备这个模型。在此材质模型中，可以删除元素。求解速度也不错，并且取决于元素的数量。
这些材料模型需 23 个输入参数并显示 8 个输出变量以可视化结果。
提示：LS-Dyna 软件中的材料库中有一个名为
* MAT_JOHNSON_HOLMQUIST_CERAMICS 的类似模型。
2- Holmquist-Johnson-Cook (HJC) VUMAT 混凝土模型
随着 Abaqus 6.10 的发布，Holmquist、Johnson 和 Cook (HJC) 提出的冲击载荷条件下混凝土本构模型可以 Abaqus/Explicit 内置用户材料的形式提供。Holmquist-Johnson-Cook (HJC) 模型旨在模拟混凝土在大应变、高应变率和高压下的机械响应和失效行为。
该模型采用 VUMAT 子程序的形式。该材料模型需 23 个材料属性输入并显示 7 个输出变量以可视化结果。
3- LaRC05 复合失效准则（UVARM & UDMGINI）
LaRC05 失效准则适用于由单向层组成的层压聚合物基纤维增强复合材料，并以两个内置用户子程序的形式实现：
第一个是内置 UVARM 用户子程序，用于评估 LaRC05 损伤准则并提供损伤容限的输出。该选项适用于 2D 和 3D 应力状态，并支持平面应力单元（S4、S3、S4R、S3R）、连续体壳（SC6、SC6R、SC8、SC8R）、平面应力（CPS 系列）、膜（M3D）系列）单元和三维应力-位移连续体单元（C3D4、C3D6、C3D8R、C3D10M）。
第二个选项是内置损坏萌生 (UDMGINI) 用户子程序，可与 XFEM 丰富的元素一起使用来评估裂纹萌生和扩展的开始。它仅适用于 3D 应力状态和支持 XFEM 的三维应力-位移连续体单元系列。
它仅适用于 Abaqus/Standard Solver，于 2017 年推出。LaRC05 失效准则材料模型获取 15 个材料属性输入，并显示 4 个输出变量以可视化结果。
4- 用于镍钛合金弹塑性模拟的UMAT子程序/VUMAT子程序
对于 Abaqus 6.5-1 版及更高版本，提供了一个本构模型，用于模拟镍钛合金（一种常用于医疗器械，如心血管支架和正畸导丝等医疗器械中的镍钛合金）在有限应变下的超弹性行为。Abaqus/Standard 和 Abaqus/Explicit 的内置用户材料模型的形式。用于镍钛合金模型弹塑性模拟的 UMAT / VUMAT 子程序已经过充分测试，并且对于所有适用的元素都具有稳健的性能。
提示：可塑性效果包含在版本 6.10-1 及更高版本中。
镍钛等合金在奥氏体相和马氏体相之间经历可逆相变时表现出超弹性行为，这两个相都是线弹性的。这种转变产生大量的应变，在卸载时该应变是可逆的。
该模型基于加性应变分解，其中总应变视为弹性应变、转变应变和塑性应变之和。一旦材料加载超过完全变形，就会产生塑性应变。转变应变约为 6%，但弹性应变要小得多，应限制在最大 2%。由于与金属中的典型弹性应变相比，转变应变较大，因此该材料被称为超弹性材料 [2]。
模型所需的材料数据是通过单轴试验的直接测试获得的。该数据表征了加载、卸载和反向加载过程。考虑了奥氏体和马氏体相的不同弹性常数，并且允许用户控制体积转变应变，温度影响也包括在内。
支持与材料模型一起使用的元素有：
3D solids
Plane strain
Axisymmetric
Plane stress
3D shells
3D membranes
3D beams
5- VUMAT 用于注塑塑料的用户子程序材料模型
以下内容适用于 Abaqus 6.8 及更高版本。Abaqus/Explicit 包含用于模拟注塑塑料的本构模型。它作为内置 VUMAT 用户子程实现。该模型旨在模拟注塑热塑性材料在动态载荷（例如碰撞和跌落应用）下的机械响应和失效行为。
模塑塑料模型的 VUMAT 用户子程序材料模型适用于纤维增强塑料和非增强塑料，并考虑了方向相关的塑性和失效属性。该模型目前支持平面应变、平面应力和使用完全集成或简化集成的 3D 元素。
这包括壳、连续体壳、膜、3D 实体、2D 轴对称和广义平面应变单元。Abaqus/Explicit 目前不支持小应变壳单元 (S4RS) 。
6- VFABRIC 用户子程序机织物材料模型
织物用于各个行业的许多工程应用，包括汽车安全气囊、船帆和降落伞等柔性结构、复合材料增强材料、建筑屋顶结构的建筑表达、军事、警察和其他安全防护背心等产品圆圈和飞机上机身周围的保护层。Abaqus FABRIC 模型是一种基于 VFABRIC 用户子例程的材质，可用于在 Abaqus Explicit 中模拟织物。
因此，如果您想要对编织复合材料的材料损坏进行建模和预测，您不再需要编写用户子程序，并且可以使用相同的现成且有吸引力的模型。
7- 用于织物增强复合材料的 VUMAT
Abaqus/Explicit 6.8 中引入了用于织物增强复合材料的 VUMAT 用户子程序。该模型已作为内置 VUMAT 用户子例程实现。目前支持平面应力单元的织物增强复合材料模型；这包括壳（S4R 和 S3R）、连续体壳（SC6R 和 SC8R）、平面应力（CPS 系列）和膜（M3D 系列）单元。ABAQUS/Explicit 目前不支持小应变壳单元 (S4RS) 的用户材料。
织物增强层被建模为均质正交各向异性弹性材料，具有承受由于纤维/基体开裂和剪切载荷下塑性变形而导致的渐进刚度退化的潜力。
VUMAT 子例程模型能够删除元素。它需要输入 7 个弹性参数，后处理有 16 个输出变量在可视化模块中显示，以及 19 个损伤参数材料数据输入。
8- 粘弹性橡胶类材料的 Bergstrom-Boyce 迟滞模型的 VUMAT 子程序
粘弹性橡胶类材料通常在循环载荷中表现出滞后现象。这种行为是由长分子彼此之间的摩擦滑动引起的。Bergstrom 和 Boyce [3] 在实验中观察到，填充和未填充的弹性体在循环加载过程中都表现出显着的滞后现象，并且填充和未填充的弹性体都与应变率相关。
Bergstrom-Boyce 迟滞模型VUMAT 用户子例程
该模型基于 Bergstrom 和 Boyce [3] 的研究工作，旨在模拟类橡胶弹性体中的大应变、随时间变化的滞后行为。
J.F. Besseling, “A Theory of Elastic, Plastic, and Creep Deformations of an Initially Isotropic Material Showing Anisotropic Strain-Hardening, Creep Recovery, and Secondary Creep.” Journal of Applied Mechanics, pp. 529-536, 1958.
‘Simulation of implantable nitinol stents,’ Nuno Rebelo, Norm Walker and Hoss Foadian, Proceedings of the 2001 Abaqus Users conference
Bergstrom, J. S., and Boyce, M. C., “Constitutive Modeling of the Large Strain Time Dependent Behavior of Elastomers,” Journal of the Mechanics and Physics of Solids, Vol. 46, No. 5, 1998, pp. 931–954.
