GTN损伤模型在矩形盒深拉成型模拟中的应用与VUMAT实现

资源摘要信息:"本文研究了各向异性Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN)损伤模型在模拟由AA6016-T4金属板材制成的矩形盒子深拉伸过程中的应用。该模型以VUMAT子程序的形式实现在ABAQUS/Explicit有限元代码中。通过结合响应面方法（RSM）和单轴拉伸试验的模拟来确定本构关系中涉及的材料参数。为了评估GTN模型的预测性能，在有限元分析中假设了不同的空白持有力水平。" 从给定的文件信息中，我们可以提炼出以下几个IT和工程领域的知识点： 1. Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN)损伤模型： GTN模型是一种广泛用于描述金属材料中孔洞形核、生长和聚集导致的损伤演化过程的本构模型。该模型是基于经典的Gurson模型，并通过Tvergaard和Needleman的进一步发展，使其能够更准确地模拟材料在复杂应力状态下的损伤行为，尤其是在描述塑性流动和断裂时。 2. VUMAT子程序： VUMAT是ABAQUS/Explicit软件中一种用户自定义材料模型的接口。在ABAQUS中，VUMAT允许用户用Fortran语言编写自己的材料子程序，来定义更复杂或特定于应用的材料行为。在本例中，GTN模型的各向异性行为就是通过VUMAT子程序实现的。 3. ABAQUS/Explicit有限元代码： ABAQUS是一个广泛使用的大型商业有限元分析软件，用于模拟复杂系统中的物理现象。ABAQUS/Explicit是其中的一个模块，特别适合进行高速动态分析，例如冲压成型、爆炸和撞击模拟等。它通过显式积分方案来解决动力学问题，能够处理大规模非线性动力学问题。 4. 响应面方法（RSM）： 响应面方法是一种统计技术，用于构建和分析问题中的输入变量与输出响应之间的关系。在工程材料建模中，RSM常用来通过实验设计和回归分析来识别材料参数，从而减少必须进行的实验数量，提高材料模型的预测准确性。 5. 单轴拉伸试验： 单轴拉伸试验是一种基本的力学测试方法，用来评估材料的力学性能，如应力-应变关系、屈服强度、抗拉强度等。在材料参数的确定中，通过模拟单轴拉伸试验可以帮助建立材料本构模型，为有限元分析提供必要的输入参数。 6. 空白持有力（Blank-holding Force, BHF）： 在金属成型如深拉伸过程中，为了防止材料在成型过程中产生皱褶或者破裂，需要施加适当的空白持有力。它是由压边圈对坯料施加的力，对成形过程有着重要影响。在有限元分析中，通过改变空白持有力的大小可以研究其对成形过程及成形件质量的影响。 7. 深拉伸（Deep Drawing）： 深拉伸是一种金属塑性成形工艺，通常用于制造具有深凹形状的零件，如汽车车身的面板和其他薄壁构件。在深拉伸过程中，圆形的金属板坯在凹模的引导下，通过凸模的作用变形为所需形状。此过程涉及复杂的材料流动、摩擦和应力应变行为，是金属成形领域中的一个重要研究主题。 8. IGS文件格式： IGS或IGES（Initial Graphics Exchange Specification）是一种用于计算机辅助设计（CAD）的文件格式，它允许不同系统之间的2D和3D图形数据交换。IGS文件通常用于存储设计模型的几何形状信息，并在不同CAD系统间进行共享和转换。 上述知识点覆盖了工程材料建模、有限元分析、数值模拟技术、实验设计及金属成形工艺等多个方面，对相关领域的研究和应用具有一定的指导意义。