Abaqus/CAE工具：用于Abaqus CZone（CZA）【插件】_免费下载

Abaqus/CAE CZone (CZA) 插件：复合材料压溃与蔡‑吴 Tsai‑Wu 损伤模型工具免费下载

本 Abaqus CZone (CZA) 插件面向航空、汽车复合材料冲击仿真工程师，在 CAE 界面完成 CZone 相互作用、压溃应力 Crush Stress、蔡‑吴 Tsai‑Wu 损伤模型定义，自动写入 inp 关键字，输出 CZASTATE 压溃状态变量，用于复合材料压溃吸能仿真；最低适配 Abaqus6.14，CZA3.0 及以上版本。

一、插件安装

安装该插件，请将附件压缩包`CZA_plug‑in_v3.0.zip`保存至以下任一目录：

1. `abaqus_dir\abaqus_plugins`，其中`abaqus_dir`为 Abaqus 软件根目录

2. `home_dir\abaqus_plugins`，其中`home_dir`为用户主目录

3. `current_dir\abaqus_plugins`，其中`current_dir`为当前工作目录

注意：若目标路径下不存在`abaqus_plugins`目录，需要手动新建该目录。

也可使用插件目录`plugin_dir`；该目录由环境配置文件`abaqus_v6.env`内环境变量`plugin_central_dir`指定。若`plugin_central_dir`指向的目录挂载在站点全部用户均可访问的文件系统中，便可将插件存放至此公共路径，供站点内所有用户使用。示例：

`plugin_central_dir = r'\\fileServer\sharedDirectory'`

Windows 平台：右键压缩包文件，选择 WinZip → 在此解压。

Linux 平台：在命令行输入 `unzip CZA_plug‑in.zip`。

解压后将得到文件夹`abq_czone`与文件`czone_plugin.py`。

注意：若未按上述流程操作，插件将无法正常工作。

二、插件使用方法

Abaqus/CAE 的**相互作用模块会新增名为【CZone for Abaqus Plug‑in (CZA)】的工具栏，工具栏包含一个图标（图 1）。

该插件提供操作界面，用于在 Abaqus/CAE 中定义 CZone 相互作用。定义 CZone 相互作用所需全部数据按照关键字分类，罗列在插件的【定义 (Definitions)】面板中（图 2）。插件还可按需用于定义蔡‑吴（Tsai‑Wu）损伤模型。所有上述定义项均可在插件窗口内完成创建、编辑与删除。

CZone 属性定义

CZone 需要定义压溃应力，还可按需定义压溃应力速度因子。相关参数可在【压溃应力 (Crush Stress)】对话框中设置（图 4）。

插件界面支持将压溃应力定义为恒定值或者表格输入形式。若采用表格输入定义压溃应力，可设置场变量与温度相关性。【压溃应力速度因子】为可选项，用于指定压溃应力随相对速度的变化关系。

插件会在输入文件对应材料定义段写入如下关键字：

*MATERIAL, NAME=Material‑1

...常规材料定义

*CRUSH STRESS, DEPENDENCIES=相关性数量

定义Material‑1材料压溃强度的数据行

*CRUSH STRESS VELOCITY FACTOR

启用该选项可基于速度对压溃强度进行缩放

定义速度相关压溃因子的数据行

```

面相互作用定义

可针对 CZone 专用接触相互作用定义面相互作用（图 5）。插件会自动新建面相互作用，用户需要输入摩擦系数；还可按需输入压溃‑反弹角，单位为度，压溃‑反弹角默认值为 60 度。创建完成后，该面相互作用定义即可在 Abaqus/CAE 的接触对定义中调用。

插件将向输入文件写入对应面相互作用的关键字：

```

*Surface Interaction,name= CZAsurfInt‑2

*Surface Behavior, pressure‑overclosure=Crush Stress 140

*Friction 0.2

```

损伤模型定义

Abaqus CZone 必须搭配适用的复合材料损伤模型使用，该损伤模型用于预测压溃前沿以外区域的非压溃损伤与失效模式。与 Abaqus CZone 搭配使用的两类常用损伤起始模型为蔡‑吴（Tsai‑Wu）模型与 Hashin 模型。Abaqus CZone 同样支持其它适用损伤模型，包括通过用户子程序 VUMAT 实现的自定义损伤模型。特别地，Abaqus/Explicit 内置 VUMAT 织物纤维增强复合材料模型（ABQ_PLY_FABRIC）可与 CZone 联合使用（参见达索系统知识库文档《Abaqus/Explicit material model for fabric reinforced composites》）。

除蔡‑吴损伤模型外，其余损伤模型（例如 Hashin 损伤模型）均需要在 Abaqus/CAE 属性模块中，作为材料定义的一部分完成设置。

蔡‑吴损伤模型为随 Abaqus CZone 授权提供的用户子程序，需要通过本插件完成定义，操作如下（图 3）。

蔡‑吴损伤只能添加至已存在的 Abaqus 材料。可在属性模块选择【材料‑创建】新建材料；也可在【添加蔡‑吴损伤 (Add Tsai‑Wu Damage)】对话框点击创建材料图标来新建材料。1 方向弹性模量、2 方向弹性模量、泊松比与剪切模量直接取自材料的弹性属性。

插件向输入文件写入蔡‑吴损伤模型对应的关键字：

```

*DEPVAR, DELETE=1

1, STATUS, "积分点状态"

2, TSAIWUCRT, "蔡‑吴损伤起始判据"

3, SDEG, "标量刚度退化"

*USER DEFINED FIELD, properties=16, CZONE

数据行

```

输出设置：

插件会在每个分析步内自动创建接触输出变量`CZASTATE`。`CZASTATE`用于报告`*CONTACT PAIR`定义中从面节点的当前压溃状态。

每个分析步定义段写入如下关键字：

```

*contact output

CZASTATE

```

停用 CZone

勾选【停用 CZone (Deactivate CZone)】可停用 CZone 相互作用定义（图 7）。开启该选项后，输入文件仅写入蔡‑吴损伤定义。

输入文件格式

Abaqus CZone 插件同时支持带部件与实例格式、以及扁平化格式的输入文件。如需生成不含部件与装配体的输入文件，在【编辑模型属性 (Edit Model Attributes)】对话框勾选【输入文件中不使用部件和装配体 (Do not use parts and assembles in input files)】（图 8）。

单元与节点编号偏移

可使用 Abaqus/CAE 中的【全局编号控制 (Global Numbering Control)】选项实现单元编号、节点编号偏移（图 9）。当在 Abaqus/CAE 中定义复合材料零件，后续将该输入文件导入更大规模模型时，该功能十分实用。

三、局限性

1. 【预定义场定义】对话框仅可加载装配级集合，部件模块下定义的集合无法选用。同时插件不会对集合做过滤，单元集合、节点集合、几何集合会全部列出。

2. 执行模型复制（【模型】→【复制模型】）时，CZA 插件的专用定义不会被复制。执行模型复制操作后，用户必须重新定义 CZone 相关属性。

3. 不支持从输入文件读取器导入 CZone 专用关键字。

故障排查 FAQ & 复合材料仿真相关学习资源

FAQ 问答板块

Q1：CAE 相互作用模块看不到 CZone (CZA) 工具栏怎么办？

A1：核对解压目录名称，检查`plugin_central_dir`路径；完全关闭全部 Abaqus 进程，重启 CAE。

Q2：复制模型之后 CZone 全部设置消失？

A2：插件限制，模型复制不会迁移 CZA 定义，复制完成后需要重新配置压溃应力、损伤参数。

Q3：预定义场选不到部件层级的集合？

A3：插件仅识别装配级集合，需要先在装配模块创建集合。

Q4：可以直接导入旧 inp 里面的 CZone 关键字吗？

A4：不支持 inp 导入读取 CZone 关键字，全部 CZone 配置需要在插件界面新建。

Q5：Linux 图形环境可以运行插件吗？

A5：GUI 插件，需要 CAE 图形界面；纯命令行内核模式不可调用。

备注：本工具为前处理辅助插件；生成 inp 关键字、损伤参数务必工程师人工复核；仅供学习研究，详细条款参考达索知识库文档。

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