ABAQUS/CAE中常见材料本构参数浅析
ABAQUS/CAE包括一系列功能模块，每个模块包含其特定的工具。例如，在Property功能模块中可以创建和管理材料、截面属性和梁截面等。在ABAQUS/CAE中，不能直接指定单元或者几何部件的材料特性，而是首先定义相应的截面属性，然后指定截面属性的材料，再把此截面属性赋予给相应的部件。
ABAQUS定义了多种材料本构关系及失效准则模型，主要包括弹性材料模型、塑性材料模型及其他材料模型。
（1）弹性材料模型
线弹性材料模型：可以定义弹性模量、泊松比等弹性特性。大多数金属材料在小变形时表现出近似线弹性的性质，材料刚度是一个常数，即杨氏或弹性模量。
线弹性材料的应力-应变行为
在ABAQUS/CAE窗口左上角的Moudle列表中选择Property功能模块定义材料参数结果如下：
（2）塑性材料模型
金属塑性材料模型：符合Mises屈服准则的各向同性塑性模型，以及遵循Hill准则的各向异性塑性模型。
金属材料在高应力（和高应变）的情况下，开始具有非线性、非弹性的行为。材料的塑性行为可以用屈服点和屈服后的硬化来描述。从弹性到塑性行为的转变发生在材料应力应变曲线上的某个确定的点，即弹性极限或屈服点。在屈服点之前的变形只产生弹性应变，在卸载后可以完全恢复；当应力超过屈服应力后，刚度会显著下降，开始产生永久（塑性）变形。此时材料的应变包括塑性应变和弹性应变两部分，累积形成金属的变形。已经屈服的金属在卸载后，弹性应变将消失，而塑性应变是不可恢复的；若再次加载，材料的屈服应力会提高，即加工硬化。
弹塑性材料的名义应力-应变行为
在单向拉伸/压缩试验中得到的数据通常是以名义应变和名义应力表示的，其计算公式为：
为了准确地描述变形过程中截面面积的改变，需要用真实应变和真实应力，他们与名义应变和名义应力之间的换算关系为：
其中，l是试样的当前长度；A是试样当前的截面面积。
在ABAQUS中定义塑性
在ABAQUS中的金属塑性模型定义塑性材料参数时，需要使用塑性应变，其表达式为
依据某钢的材料试验数据得到其塑性材料数据如下：
输入材料的塑性数据
（3）超弹性材料模型
超弹性材料模型：用来模拟橡胶类材料的大变形影响。典型的橡胶材料的应力-应变行为是弹性的，但却是高度的非线性。这种材料行为称为超弹性。弹性泡沫是另一类高度非线性的弹性材料，它们与橡胶材料不同，当承受压力载荷时具有非常大的可压缩性。本篇只阐述关于橡胶材料表现出来的超弹性行为。
橡胶的典型应力-应变曲线
大多数固体橡胶材料具有非常小的可压缩性，为了获得更精准的仿真结果，必须正确地模拟可压缩性。由材料的初始体积模量与初始剪切模量的比值，可以评估材料的相对可压缩性。泊松比提供了可压缩性的度量
在超弹性选项中，如果没有给出材料可压缩性的值，ABAQUS的默认值为，对应的泊松比为0.475。我们经常用应变势能U来表达超弹性材料的应力-应变关系，而不是弹性模量和泊松比。几种比较简单的多项式模型，包括Mooney-Rivlin模型、neo-Hookean模型、简缩多项式模型和Yeoh模型。
通常，所谓的Mooney-Rivlin模型的应变势能表达式为
在ABAQUS/CAE窗口左上角的Moudle列表中选择Property功能模块，对于超弹性Mooney-Rivlin模型来说，定义超弹性材料时需提供这三个参数。下图所示为定义某橡胶材料的超弹性行为：
某橡胶材料的超弹性行为
然而，ABAQUS也可以直接应用试验数据来定义计算出材料的参数；与塑性材料不同，对于超弹性材料而言，试验数据需作为名义应力和名义应变提供给ABAQUS。