1.Abaqus原版用户手册的中文版

2.包含Abaqus材料库各种材料属性、本构方程

3.获得合理材料模型的必备工具

《Abaqus分析用户手册——材料卷》一书是“Abaqus用户手册大系”中的一册，共分6章，详细介绍了材料的不同性能及组合应用：第1章概述了Abaqus中的材料库、材料的数据定义、组合材料行为等内容。第2章介绍材料的弹性力学属性，包括线弹性、多孔弹性、次弹性、超弹性、弹性体中的应力软化、线性黏弹性、非线性黏弹性、率敏感的弹性泡沫。第3章阐述了材料的非弹性力学属性，包括金属塑性和其他塑性模型、织物材料、节理材料、混凝土和橡胶型材料中的变形。第4章对材料的渐进性损伤和失效进行了阐述，包括韧性金属的损伤和失效、纤维增强复合材料的损伤和失效，以及低周疲劳分析中韧性材料的损伤和失效。第5章介绍材料的水动力属性，详细说明了其状态方程。第6章介绍了其他7种材料属性，分别是力学属性、热传导属性、声学属性、质量扩展属性、电磁属性、孔隙流体流动属性及用户材料。

《Abaqus分析用户手册——材料卷》本书内容对于CAE用户熟悉材料属性及本构方程，正确定义数值计算模型中的材料，从而得到合理的计算结果是必不可少的。

《Abaqus分析用户手册——材料卷》一书可作为航空航天、机械制造、石油化工、精密仪器、汽车交通、国防军工、土木工程、水利水电、生物医学、电子工程、能源、造船以及日用家电等领域的工程技术人员的参考用书，也可以作为高等院校相关专业高年级本科生、研究生的学习用书。对于使用Abaqus的工程技术人员，此书是必备的工具书，对于使用其他工程分析软件的人员，此书也极具参考作用。

王鹰宇，男，江苏南通人。毕业于四川大学机械制造学院机械设计及理论方向，硕士研究生学历。毕业后进入上海飞机设计研究所(中国航空研究院640所)，从事飞机结构设计与优化计算工作，参加了ARJ21新支线喷气客机研制。后在3M中国有限责任公司从事固体力学、计算流体动力学、NVH仿真、设计优化和自动化设备设计工作至今。期间有一年时间(2016.7~2017.7) 在中国航发商发(AECC CAE) 从事航空发动机短舱结构研制工作。

序言

前言

第1章　材料：介绍1

　1.1　介绍2

　　1.1.1　材料库：概览3

　　1.1.2　材料数据定义4

　　1.1.3　组合材料行为10

　1.2　通用属性：密度17

第2章　弹性力学属性20

　2.1　弹性行为：概览21

　2.2　线弹性24

　　2.2.1　线弹性行为25

　　2.2.2　无压缩或者无拉伸33

　　2.2.3　平面应力正交异性失效度量35

　2.3　多孔弹性：多孔材料的弹性行为40

　2.4　次弹性44

　2.5　超弹性47

　　2.5.1　橡胶型材料的超弹性行为48

　　2.5.2　弹性体泡沫中的超弹性行为68

　　2.5.3　各向异性超弹性行为77

　2.6　弹性体中的应力软化86

　　2.6.1　Mullins效应87

　　2.6.2　弹性体泡沫中的能量耗散95

　2.7　线性黏弹性101

　　2.7.1　时域黏弹性102

　　2.7.2　频域黏弹性116

　2.8　非线性黏弹性123

　　2.8.1　弹性体的迟滞124

　　2.8.2　并联流变框架126

　2.9　率敏感的弹性泡沫：低密度泡沫132

第3章　非弹性力学属性138

　3.1　非弹性行为：概览139

　3.2　金属塑性146

　　3.2.1　经典的金属塑性147

　　3.2.2　承受循环载荷的金属模型154

　　3.2.3　率相关的屈服165

　　3.2.4　率相关的塑性：蠕变和膨胀167

　　3.2.5　退火或者熔化177

　　3.2.6　各向异性屈服/蠕变179

　　3.2.7　Johnson-Cook塑性模型185

　　3.2.8　动态失效模型191

　　3.2.9　多孔金属塑性196

　　3.2.10　铸铁塑性201

　　3.2.11　双层黏塑性204

　　3.2.12　ORNL-OakRidge国家实验室本构模型208

　　3.2.13　变形塑性211

　3.3　其他塑性模型214

　　3.3.1　扩展的Drucker-Prager模型215

　　3.3.2　改进的Drucker-Prager/Cap模型235

　　3.3.3　Mohr-Coulomb塑性模型245

　　3.3.4　临界状态(黏土)塑性模型251

　　3.3.5　可压碎泡沫塑性模型256

　3.4　织物材料266

　3.5　节理材料281

　3.6　混凝土286

　　3.6.1　混凝土弥散开裂287

　　3.6.2　混凝土的开裂模型296

　　3.6.3　混凝土损伤塑性303

　3.7　橡胶型材料中的永久变形318

第4章　渐进性损伤和失效322

　4.1　渐进性损伤和失效：概览323

　4.2　韧性金属的损伤和失效326

　　4.2.1　韧性金属的损伤和失效：概览327

　　4.2.2　韧性金属的损伤初始化329

　　4.2.3　韧性金属的损伤演化和单元删除341

　4.3　纤维增强复合材料的损伤和失效349

　　4.3.1　纤维增强复合材料的损伤和失效：概览350

　　4.3.2　纤维增强复合材料的损伤初始化351

　　4.3.3　纤维增强复合材料的损伤演化和单元删除354

　4.4　低周疲劳分析中韧性材料的损伤和失效360

　　4.4.1　低周疲劳分析中韧性材料的损伤和失效：概览361

　　4.4.2　低周疲劳分析中韧性材料的损伤初始化362

　　4.4.3　低周疲劳分析中韧性材料的损伤演化363

第5章　水动力属性366

　5.1　水动力行为：概览367

　5.2　状态方程369

第6章　其他材料属性388

　6.1　力学属性389

　　6.1.1　材料阻尼390

　　6.1.2　热膨胀395

　　6.1.3　场膨胀400

　　6.1.4　黏性405

　6.2　热传导属性409

　　6.2.1　热传导属性：概览410

　　6.2.2　传导410

　　6.2.3　比热容411

　　6.2.4　潜热413

　6.3　声学属性415

　6.4　质量扩散属性423

　　6.4.1　扩散424

　　6.4.2　溶解性427

　6.5　电磁属性429

　　6.5.1　导电性430

　　6.5.2　压电行为431

　　6.5.3　磁导率435

　6.6　孔隙流体流动属性440

　　6.6.1　孔隙流体流动属性：概览441

　　6.6.2　渗透性441

　　6.6.3　多孔体模量446

　　6.6.4　吸附性447

　　6.6.5　凝胶溶胀450

　　6.6.6　吸湿溶胀451

　6.7　用户材料454

　　6.7.1　用户定义的力学材料行为455

　　6.7.2　用户定义的热材料行为460

本书是《Abaqus 分析用户手册》所包含的五部手册中介绍材料本构的部分，其中，对原版英文手册中使用的连续章节号做如下调整，并在本书及另外四部中文版中进行相互引用：

1. 原英文书“Analysis User’s Guide Volume Ⅰ: Introduction，Spatial Modeling，Execution& Output” 所包含的1~5 章，调整为《Abaqus 分析用户手册———介绍、空间建模、执行与输出卷》的1~5 章。

2. 原英文书“Analysis User’s Guide Volume Ⅱ: Analysis” 所包含的6 ~ 20 章，调整为《Abaqus 分析用户手册———分析卷》的1~15 章。

3. 原英文书“Analysis User’s Guide Volume Ⅲ: Materials” 所包含的21~26 章，调整为《Abaqus 分析用户手册———材料卷》的1~6 章。

4. 原英文书“Analysis User’s Guide Volume Ⅳ: Elements” 所包含的27~33 章，调整为《Abaqus 分析用户手册———单元卷》的1~7 章。

5. 原英文书“Analysis User’s Guide Volume Ⅴ: Prescribed Conditions，Constraints & Interactions”所包含的34~41 章，调整为《Abaqus 分析用户手册———指定条件、约束与相互作用卷》的1~8 章。

本书阐述Abaqus 中所包含的丰富多彩的材料本构特性及其使用方法和注意事项，涉及固体、流体、织物、复合材料等材料的弹性、非弹性、损伤失效、疲劳损伤、流动、阻尼、热、电磁、膨胀特性的描述及模型方程的数学阐述。这些内容对于建立计算模型时，正确描述计算过程是特别重要的。

本书内容特别适用于从事计算力学、热方案设计、工艺过程仿真的技术人员，对于技术人员深刻理解材料的性能及材料对载荷的响应具有积极的帮助，有助于对实际问题进行合理的假设和模拟。

本书的出版得到了各方面的鼓励和支持。感谢SIMULIA中国区总经理白锐先生、用户支持经理高祎临女士和SIMULIA中国南方区资深经理及技术销售高绍武博士在本书翻译过程中给予笔者的鼓励和支持，以及在书稿出版工作中给予的支持和帮助。

非常感谢我的良师益友金舟博士在我的工作与学习中给予的帮助与支持。

非常感谢陈菊女士(3M 中国有限公司技术专家) 及我的孩子给予我的支持和帮助！

非常感谢3M 全球的田正非(Fay Salmon) 女士，乔流总监给予我的鼓励！

非常感谢3M 中国的熊海锟给予我及我家人的巨大帮助！

虽然笔者尽最大努力，力求行文流畅并忠实于原版手册，但由于语言能力和技术能力所限，书中难免存在不当之处。对于书中的问题，希望读者和同仁不吝赐教，共同努力，以使本书更加完善。意见和建议可以发送至邮箱wayiyu110@sohu.com。

王鹰宇

Abaqus软件被认为是功能强大的有限元分析软件，在非线性静力/动力、接触、断裂破坏、各种非线性材料，以及各种复杂的组合高度非线性问题的求解方面都具有良好的解决方案。Abaqus软件以其强大的非线性分析功能及解决复杂和深入的科学问题的能力，在工程领域获得了广泛认可。除普通工业用户外，也在以高等院校、科研院所等为代表的高端用户中得到了广泛赞誉。研究水平的提高引发了用户对高水平分析工具需求的加强，作为满足这种高端需求的有力工具，Abaqus软件在各行业的重要性也越来越突出。

Abaqus除以优良的前后处理和强大的求解器著称外，其全面、清晰的用户手册也被业界所称道。Abaqus进入中国市场已有二十载，因为语言问题延缓了中国的Abaqus爱好者对Abaqus强大功能的探索。多年来一直有Abaqus的使用者向我询问是否有Abaqus用户手册的系统译著，但由于Abaqus用户手册的内容非常丰富，即便是一个分册，也是上千页的文档，因此到目前还没有形成系统的译著。

我和王鹰宇先生已有10多年的朋友，一直很欣赏他的严谨。有一天他拿着三四千页的《Abaqus分析用户手册》的初稿找我，我才知道他竟然完全利用业余时间花费了两年多的时间完成了这些工作，我彻底被他的精神所折服。在成书过程中，作者也多次修改其稿，尽量让文字准确，历经2~3年时间的不断完善，直到今天该书才面市。

众所周知，材料是有限元分析的重要内容，《Abaqus分析用户手册———材料卷》详尽介绍了材料的通用属性(材料阻尼、密度、热膨胀)、弹性力学属性、非弹性力学属性、温度属性、声学属性、静流体属性、状态方程、质量扩散属性、电磁属性、孔隙流属性和用户自定义材料属性等。本书可以作为Abaqus用户重要的参考书，也可以作为高等院校本科生和研究生的学习用书，即便是对于从事有限元分析工作的非Abaqus用户也具有很高的参考价值。

高绍武　博士

达索SIMULIA高级技术经理