ABAQUS力学插件（Micromechanics Plugin for Abaqus/CAE）

一款Abaqus/CAE插件，用于简化代表性体积元（FE-RVE）模型的建立、分析与后处理。此类模型可深入研究材料微观结构在远场载荷下的行为。

1. 插件核心功能

• 参数化建模：
• 生成单向连续纤维增强复合材料的六边形纤维排布模型。
• 生成体心立方（BCC）或简单立方（SC）阵列椭球体模型。
• 边界条件自动化：
• 周期性边界条件（Periodic BCs）：强制RVE边界位移与应变周期性匹配。
• 泰勒边界条件（Taylor BCs）：通过远场梯度约束RVE表面位移。
• 诺伊曼边界条件（Neumann BCs）：在RVE表面施加远场通量（如热流、力）。
• 多物理场支持：
• 力学分析（连续介质/壳状微结构）。
• 稳态热传导（仅温度场）。
• 稳态热-力耦合（温度与位移场联合求解）。
• 均质化计算：
• 弹性刚度（6×6矩阵）。
• 热膨胀系数（6×1向量）。
• 壳截面刚度（ABD矩阵，6×6）。
• 热导率（3×3矩阵）。
• 全耦合导热+刚度（9×9矩阵，包含热-力交互项）。
• 密度（标量）。
• 比热容（标量）。
• 后处理工具：
• 计算RVE整体及各相（如纤维、基体）的场量平均值（应力、应变等）。
• 生成场量分布的直方图。

     

     

2. 应用流程与技术细节

• 多尺度分析流程：
1. 微观尺度：通过纤维-基体RVE预测复合材料的等效弹性响应。
2. 介观尺度：将弹性响应输入纺织单元模型，计算壳截面刚度（ABD矩阵）。
3. 宏观尺度：在工程结构分析中使用壳刚度，模拟整体结构行为。
4. 反向驱动：将宏观变形传递至介观模型，预测细观损伤（界面脱粘、基体开裂）。
5. 微观验证：通过纤维-基体模型分析局部应变，揭示损伤机理。
• 边界条件选择依据：
• 周期性边界：适用于无限周期结构假设下的均匀化分析。
• 泰勒边界：假设RVE内部变形均匀，适用于简单加载工况。
• 诺伊曼边界：用于通量驱动问题（如热流、扩散）。

3. 限制与兼容性

• 几何限制：当前仅支持纤维增强复合材料和椭球体颗粒模型。
• 版本要求：需Abaqus/CAE 2016或更高版本。
• 部署路径：插件需解压至abaqus_plugins目录（例如$HOME/abaqus_plugins），通过Abaqus/CAE插件菜单调用。