Failure Models

Failure Model Description

Failure Model Keyword Type Application Description
/FAIL/ALTER Stress-based for glass Glass Stress-based for glass
/FAIL/BIQUAD Strain failure model Ductile metal Direct input on effective plastic strain to failure
/FAIL/CHANG Chang-Chang model Composite Failure criteria for composites
/FAIL/COCKCROFT Ductile failure model Ductile material Cockcroft-Latham failure model
/FAIL/CONNECT Failure Connection, spotweld Normal and tangential failure model
/FAIL/EMC Extended Mohr Coulomb model Metal Failure dependent on effective plastic strain
/FAIL/ENERGY Energy isotrop Metal, plastic Specific energy
/FAIL/FABRIC Traction Fabric Strain failure
/FAIL/FLD Forming limit diagram Metal Forming Fld
/FAIL/GURSON Ductile failure model Metal Failure based on void nucleation and growth in metal plasticity
/FAIL/HASHIN Composite model Composite Hashin model
/FAIL/HC_DSSE Extended Mohr Coulomb failure model Metal Strain based Ductile Failure Model: Hosford-Coulomb with Domain of Shell-to-Solid Equivalence
/FAIL/JOHNSON Ductile failure model Ductile metal Johnson-Cook
/FAIL/LAD_DAMA Composite delamination Composite Ladeveze delamination model
/FAIL/MULLINS_OR Hyperelastic damage Hyperelastic materials Stress softening Mullins effect of hyperelastic materials
/FAIL/NXT NXT failure model Metal Forming Similar to FLD, but based on stresses
/FAIL/ORTHSTRAIN Orthotropic strain failure Composite Orthotropic strain failure criteria with size effects and strain rate effects
/FAIL/PUCK Composite model Composite Puck model
/FAIL/SNCONNECT Failure Connection, spot weld Failure criteria for plastic strain
/FAIL/SPALLING Ductile + Spalling Ductile metal Spalling + Johnson-Cook
/FAIL/TAB1 Strain failure model Ductile metal based on damage accumulation using user-defined functions
/FAIL/TBUTCHER Tuler-Butcher model Ductile metal Failure due to fatigue
/FAIL/TENSSTRAIN Traction Metal, plastic Strain failure
USER1,USER2, USER3 User failure model    
/FAIL/VISUAL Visualization of max value   Visualization of the maximum value of every cycle in a simulation
/FAIL/WIERZBICKI Ductile material Ductile metal Bao-Xue-Wierzbicki model
/FAIL/WILKINS Ductile failure model Ductile metal Wilkins model

Element Compatibility - Part 1

Failure Model 2D Quad 8 node Brick 20 node Brick 4 node Tetra 10 node Tetra 8 node Thick Shell 16 node Thick Shell
/FAIL/ALTER              
/FAIL/BIQUAD
/FAIL/CHANG              
/FAIL/COCKCROFT  
/FAIL/CONNECT            
/FAIL/EMC
/FAIL/ENERGY
/FAIL/FABRIC              
/FAIL/FLD              
/FAIL/GURSON        
/FAIL/HASHIN
/FAIL/HC_DSSE              
/FAIL/JOHNSON
/FAIL/LAD_DAMA
/FAIL/MULLINS_OR      
/FAIL/NXT              
/FAIL/ORTHSTRAIN
/FAIL/PUCK
/FAIL/SNCONNECT            
/FAIL/SPALLING
/FAIL/TAB1
/FAIL/TBUTCHER
/FAIL/TENSSTRAIN
/FAIL/USERi
/FAIL/VISUAL
/FAIL/WIERZBICKI
/FAIL/WILKINS

✓: yes

blank: no

Element Compatibility - Part 2

Failure Model SHELL TRUSS BEAM
/FAIL/ALTER    
/FAIL/BIQUAD    
/FAIL/CHANG    
/FAIL/COCKCROFT    
/FAIL/CONNECT      
/FAIL/EMC      
/FAIL/ENERGY    
/FAIL/FABRIC    
/FAIL/FLD    
/FAIL/HASHIN    
/FAIL/HC_DSSE    
/FAIL/JOHNSON    
/FAIL/LAD_DAMA    
/FAIL/NXT    
/FAIL/ORTHSTRAIN    
/FAIL/PUCK    
/FAIL/SNCONNECT      
/FAIL/SPALLING      
/FAIL/TAB1    
/FAIL/TBUTCHER    
/FAIL/TENSSTRAIN    
/FAIL/USERi    
/FAIL/VISUAL    
/FAIL/WIERZBICKI    
/FAIL/WILKINS    

✓: yes

blank: no

Law Compatibility with (Metal) Failure Model

Law ALTER BIQUAD COCKCROFT FLD NXT GURSON ENERGY HC-DSSE ECM TENSSTRAIN JOHNSON CONNECT SNCONNECT SPALLING TAB1 TBUTCHER WIERZBICKI WILKINS
/MAT/LAW0 (VOID)                                
/MAT/PLAS_PREDEF     ✓‡    
/MAT/LAW1 (ELAST)           ✓‡              
/MAT/LAW2 (PLAS_JOHNS)     ✓‡    
/MAT/PLAS_ZERIL       ✓‡    
/MAT/LAW3 (HYDPLA)               ✓‡    
/MAT/LAW4 (HYD_JCOOK)             ✓‡    
/MAT/LAW5 (JWL)                                    
/MAT/LAW6 (HYDRO or HYD_VISC)                 ✓‡              
/MAT/LAW10 (DPRAG1)               ✓‡              
/MAT/LAW12 (3D_COMP)               ✓‡                
/MAT/LAW14 (COMPSO)               ✓‡              
/MAT/LAW15 (CHANG)                              
/MAT/LAW16 (GRAY)                                    
/MAT/LAW19 (FABRI)                              
/MAT/LAW21 (DPRAG)                 ✓‡              
/MAT/LAW22 (DAMA)           ✓‡    
/MAT/LAW23 (PLAS_DAMA)             ✓‡    
/MAT/LAW24 (CONC)               ✓‡              
/MAT/LAW25 (COMPSH)                              
/MAT/LAW27 (PLAS_BRIT)                
/MAT/LAW28 (HONEYCOMB)                          
USER1       ✓*                    
USER2       ✓*                    
USER3       ✓*                    
/MAT/LAW32 (HILL)              
/MAT/LAW33 (FOAM_PLAS)                          
/MAT/LAW34 (BOLTZMAN)                          
/MAT/LAW35 (FOAM_VISC)                        
/MAT/LAW36 (PLAS_TAB)        
/MAT/LAW38 (VISC_TAB)                          
/MAT/LAW40 (KELVINMAX)                          
/MAT/LAW41 (LEE_TARVER)                              
/MAT/LAW42 (OGDEN)                          
/MAT/LAW43 (HILL_TAB)          
/MAT/LAW44 (COWPER)          
/MAT/LAW48 (ZHAO)            
/MAT/LAW49 (STEINB)           ✓‡    
/MAT/LAW50 (VISC_HONEY)                          
/MAT/LAW52 (GURSON)                        
/MAT/LAW53 (TSAI_TAB)                          
/MAT/LAW54 (PREDIT)                                  
/MAT/LAW57 (BARLAT3)                            
/MAT/LAW58 (FABR_A)                              
/MAT/LAW59 (CONNECT)                              
/MAT/LAW60 (PLAS_T3)          
/MAT/LAW62 (VISC_HYP)                          
/MAT/LAW63 (HANSEL)            
/MAT/LAW64 (UGINE_ALZ)            
/MAT/LAW65 (ELASTOMER)            
/MAT/LAW66            
/MAT/LAW68 (COSSER)                            
/MAT/LAW69                          
/MAT/LAW70 (FOAM_TAB)                        
/MAT/LAW72 (HILL_MMC)            
/MAT/LAW73            
/MAT/LAW74              
/MAT/LAW75 (POROUS)                                  
/MAT/LAW76 (SAMP)            
/MAT/LAW77                        
/MAT/LAW78        
/MAT/LAW79 (JOHN_HOLM)          
/MAT/LAW80          
/MAT/LAW81                                  
/MAT/LAW82                          
/MAT/LAW83                                
/MAT/LAW84                            
/MAT/LAW87 (BARLAT2000)                          
/MAT/LAW88                            
/MAT/LAW90                          
/MAT/LAW92                  
/MAT/LAW93 (ORTH_HILL) or (CONVERSE)                      
/MAT/LAW94 (YEOH)                          
/MAT/LAW95 (BERGSTROM_BOYCE)                          
/MAT/LAW97 (JWLB)                                    
/MAT/LAW100 (MNF)                            
/MAT/LAW101                            
/MAT/LAW102 (DPRAG2)               ✓‡              
/MAT/LAW103 (HENSEL-SPITTEL)            
/MAT/LAW104                                  
/MAT/LAW106 (JCOOK_ALM)              

Law Compatibility for Composite and Other Failure Models

Law ORTHSTRAIN FABRIC HASHIN LAD_DAMA PUCK CHANG MULLINS_OR USERi VISUAL
/MAT/LAW0 (VOID)              
/MAT/PLAS_PREDEF            
/MAT/LAW1 (ELAST)     ✓***      
/MAT/LAW2 (PLAS_JOHNS)            
/MAT/PLAS_ZERIL              
/MAT/LAW3 (HYDPLA)              
/MAT/LAW4 (HYD_JCOOK)              
/MAT/LAW5 (JWL)                
/MAT/LAW6 (HYDRO or HYD_VISC)              
/MAT/LAW10 (DPRAG1)            
/MAT/LAW12 (3D_COMP)      
/MAT/LAW14 (COMPSO)      
/MAT/LAW15 (CHANG)          
/MAT/LAW16 (GRAY)                
/MAT/LAW18 (THERM)              
/MAT/LAW19 (FABRI)            
/MAT/LAW21 (DPRAG)            
/MAT/LAW22 (DAMA)          
/MAT/LAW23 (PLAS_DAMA)            
/MAT/LAW24 (CONC)            
/MAT/LAW25 (COMPSH)   ✓**  
/MAT/LAW27 (PLAS_BRIT)            
/MAT/LAW28 (HONEYCOMB)              
USER1            
USER2            
USER3            
/MAT/LAW32 (HILL)            
/MAT/LAW33 (FOAM_PLAS)            
/MAT/LAW34 (BOLTZMAN)            
/MAT/LAW35 (FOAM_VISC)            
/MAT/LAW36 (PLAS_TAB)            
/MAT/LAW38 (VISC_TAB)            
/MAT/LAW40 (KELVINMAX)            
/MAT/LAW41 (LEE_TARVER)            
/MAT/LAW42 (OGDEN)            
/MAT/LAW43 (HILL_TAB)            
/MAT/LAW44 (COWPER)            
/MAT/LAW48 (ZHAO)            
/MAT/LAW49 (STEINB)            
/MAT/LAW50 (VISC_HONEY)            
/MAT/LAW52 (GURSON)            
/MAT/LAW53 (TSAI_TAB)            
/MAT/LAW54 (PREDIT)                
/MAT/LAW57 (BARLAT3)            
/MAT/LAW58 (FABR_A)          
/MAT/LAW59 (CONNECT)                
/MAT/LAW60 (PLAS_T3)            
/MAT/LAW62 (VISC_HYP)            
/MAT/LAW63 (HANSEL)            
/MAT/LAW64 (UGINE_ALZ)            
/MAT/LAW65 (ELASTOMER)            
/MAT/LAW66            
/MAT/LAW68 (COSSER)            
/MAT/LAW69            
/MAT/LAW70 (FOAM_TAB)            
/MAT/LAW71            
/MAT/LAW72 (HILL_MMC)          
/MAT/LAW73            
/MAT/LAW74            
/MAT/LAW75 (POROUS)              
/MAT/LAW76 (SAMP)            
/MAT/LAW77              
/MAT/LAW78            
/MAT/LAW79 (JOHN_HOLM)            
/MAT/LAW80            
/MAT/LAW81            
/MAT/LAW82            
/MAT/LAW83                
/MAT/LAW84            
/MAT/LAW87 (BARLAT2000)            
/MAT/LAW88            
/MAT/LAW90              
/MAT/LAW92          
/MAT/LAW93 (ORTH_HILL) or (CONVERSE)            
/MAT/LAW94 (YEOH)              
/MAT/LAW95 (BERGSTROM_BOYCE)            
/MAT/LAW97 (JWLB)                
/MAT/LAW100 (MNF)            
/MAT/LAW101              
/MAT/LAW102 (DPRAG2)            
/MAT/LAW103 (HENSEL-SPITTEL)      
/MAT/LAW106 (JCOOK_ALM)      

✓: yes

blank: no

* : for shells only

** : for solid only

***: LAW1 and /FAIL/LAD_DAMA could only together used as interply material by Plyxfem in /PROP/TYPE17

‡ : flag Istrain (defined in property card) must be activated

Comments

  1. Failure models are not available with global integration (N=0 in /PROP/SHELL) for shells.
  2. Keyword USER1, USER2 and USER3 refer to /FAIL/USERi for shell and brick elements.
  3. Up to 6 failure models can be applied to a single material, each failure model representing a failure mode.
  4. Failure models can be used for SPH simulation for all materials compatible with SPH formulation.
  5. Four failure models (FLD, JOHNSON, TAB1, and TBUTCHER) are compatible when X-FEM provided property TYPE1 (SHELL), TYPE11 (SH_SANDW), or TYPE51 is used.
  6. /FAIL/TAB1 and /PROP/TYPE51 cannot be used with XFEM yet.
  7. FAIL/ORTHSTRAIN is compatible with material or failure which could be used with orthotropic properties.