1.头条|2019艾普兰奖揭晓 行业皇冠上八星闪耀

3月16日，2019年中国家电及消费电子博览会(AWE)进行到第三天，备受瞩目的2019年AWE艾普兰奖颁奖典礼在这天上午举行，大有压轴之意。诚如业界所言，如果AWE是行业的皇冠，那么艾普兰就是皇冠上的明珠。

作为家电与消费电子行业年度的至高荣誉，经过多轮严格筛选，共有8款精品摘得艾普兰金奖，这8款产品分别是：美的多风感柜式空调KFR-72LW/BP3DN8Y-DF100、博世新净界6系嵌入式洗碗机SJV68IX06C、海尔全空间保鲜法式冰箱BCD-503WDCUU1、LG 8K OLED TV OLED88Z9、三星8K QLED QA75Q900RBJXXZ、A.O.史密斯专利MAX4.0自助换芯系列长效反渗透净水机R2000RA3、卡萨帝洗烘一体自由转换式洗衣干衣机C9 HB13/17U1、松下ALPHA阿尔法洗衣机XQG100-P1DL。

中国家电协会理事长姜风为金奖获奖企业颁奖

匠心所至 万众瞩目

由中国家用电器协会创办的中国家电艾普兰奖自设立以来，其影响力已经从专业领域，辐射到生活周边。有家电上市企业负责人曾形容拿下艾普兰奖项股价都会飙升，而部分专业用户在选购家电时也会关注是否为艾普兰获奖产品。以2019年的金口碑奖为例，此前在京东家电平台进行投票时，仅10小时就吸引30万人参与投票并造成网络拥挤。

究其原因，由AWE组委会主办的艾普兰奖，是国内家电和消费电子领域最具公信力的产品评审表彰活动。其核心价值在于表彰引领家电行业技术创新的优秀家电产品和企业、捕捉国内外家电行业最新发展趋势和时尚设计潮流、引领家电市场低碳环保和新技术认知的消费理念、推动中国家电制造产业转型升级和健康发展，为行业产品推陈出新树立标尺高度。中国家用电器协会理事长姜风在致辞中回顾艾普兰奖的发展，她说：“艾普兰设立于2011年，当时，中国家电行业经过多年发展，建立起庞大的制造能力，但面临产品档次低、创新能力差等问题，开始谋求转型升级和结构调整。中国家用电器协会发布“十二五”规划建议，明确提出“十二五”我国家电工业要基本建立起依靠技术创新和管理创新的发展模式。而且，作为全球家电大国，那时中国还没有与行业地位相匹配的顶级家电奖项，于是艾普兰奖应运而生，以引导和鼓励企业进行自主创新，为消费者制造精品，实现从低端产品向中高端产品转变，向着智能、节能、绿色方向发展。”

中国家用电器协会理事长姜风女士致辞

艾普兰奖至今是第九届，已成长为家电和消费电子领域最具公信力的产品评审表彰活动。一是参评数量迅速增长。参评企业数量及产品数量逐年提升，不仅国内品牌展现出了空前的申报热情，外资品牌的申报积极性也高于以往。二是参评产品水平逐年提高。近年来参评产品无论是外观精美程度、用材精致程度，还是人性化设计、技术含量、智能化水平和用户体验都有了质的提升，可以说“凡艾普兰必精品”。

坚守公允 甄选卓越

本届艾普兰奖在3万件余展品中甄选了500余件参选产品，参选产品首先经过初评，入围近200件产品。虽然企业对艾普兰奖的角逐越来越激烈，但艾普兰奖在评审过程中却更为严谨。在初评和实物复评等过程中，专家们“坚守公允，甄选卓越”，评审期间组织几十人次专家进行评审，保证“凡艾普兰必精品”。

入围产品均在展会期间贴标 随时接受评委的评议

据中国家用电器协会副理事长王雷介绍称，“产品水平高、覆盖面广”是艾普兰奖的特点，获奖产品代表了年度家电及消费电子领域最高科技水平和最时尚的设计。中外家电与消费电子企业对艾普兰奖越来越重视，这一点从奖项申报上就有非常直观的体现。而且申报艾普兰奖的产品都是企业内部经过反复甄选、代表企业最高技术水平的精品。

相较往年，今年的专业评审类奖项的评审更为规范，也更为人性化，王雷还表示，所有专业评审类奖项入围产品将分为三种方式进行复审：第一种为实物邮寄复审，部分入围产品将在展览开始前在北京由专家组进行实物打分;第二种为实物现场复审，入围的大件产品复评由组委会在中国家电及消费电子博览会开展期间组织专家组到AWE现场各产品所在的展台进行。第三种为文件复审：压缩机、电机等零部件将采用文件审核方式进行复评，展会期间，由组委会组织专家到现场核对参展实物与获奖产品的一致性。

姜风表示，严谨的评奖机制，专业的评审团队，多年的成长和积淀，今天，艾普兰奖的声誉和影响力已经得到行业和市场的认可，是企业向往的至高荣誉，成为引领行业发展趋势和“最in”智慧生活方式的风向标。

品类齐全 万里挑一

如今，AWE艾普兰奖的知名度从家电领域已经扩展到消费电子领域以及周边领界，跨界影响力的传递赋予艾普兰奖更多内涵和责任，使艾普兰成为各界公认的具有跨界影响力的实力评选。

据悉，本次艾普兰奖涵盖白色大家电、电视机、厨卫电器、生活电器、清洁电器、环境和健康电器、智能、数码电器等16大类和65小类，共计评选出艾普兰金奖、创新奖、设计奖、环保奖、产品奖、核芯奖、智能创新奖7个专业奖项和1个由网络投票评选出的金口碑奖。“金口碑奖”依然延续去年携手国内最大的线上家电零售平台京东进行金口碑奖网络投票，期间由300万消费者通过京东平台投票产生，20家企业最终获奖。无论是专业奖项还是金口碑奖，这些获奖产品毫无疑问的代表了家电及消费电子领域年度最高科技水平和最时尚设计。

保时捷工作室柏林工作室设计总监HENNINH RIESELER

在设计奖颁发结束时，保时捷工作室柏林工作室设计总监HENNINH RIESELER在颁奖典礼上表示，颠覆性的设计是产品成功背后的核心理念。如何做好设计?他认为，首先，关注产品的功能，设计的理念要从产品最重要的功能入手，开发颠覆性的解决方案。第二，和颠覆性同样重要的就是美学，纯粹的、诚实的设计带来美学的革命。最后，非常重要的是对高端材料、智能制造的结合，来造福用户。他旁征博引，用保时捷911、厨电、手表等经典产品设计向大家传递出经典美学。

创新为“AI“ 共建美好生活

AWE2019的主题是“AI上智慧生活”，观众们在AWE现场体验到了各种智能产品及未来智能生活场景。不远的未来，随着物联网、大数据、人工智能技术的进一步发展，随着5G通讯技术的商业化落地，智慧家庭时代将要开启。姜风在致辞中表示，本届艾普兰奖获奖产品中就有许多是人工智能、移动互联网、物联网、云计算、大数据等前沿技术与家电、消费电子行业深度融合的最新成果。这些创新产品不仅反映家电及消费电子技术发展趋势，而且通过人工智能、大数据、生物识别等智能技术的应用，为人们带来全新的、更加美好的智慧生活体验和智慧生活方式。不仅如此，不少获奖产品本身的诞生过程，还采用了数字孪生、数字仿真、大数据、人工智能等全新的数字化设计方法，展现了企业新型的研发创新能力。

获奖企业已经将奖杯放在AWE现场随产品展示

姜风还提到，当前，中国家电行业已经站在更高的起点上蓄势待发，创新正在赋予“中国家电”更大的升级空间，也激发出企业更强大的创新激情与动力，为行业高质量发展提供新动能。我们相信，随着企业创新能力不断增强，家电及消费电子产业与新一代信息技术进一步深度融合，未来将有更多家电创新产品、精品出现，为人们展现出更加美好生活场景。艾普兰奖也将一如既往的为行业和消费者甄选出最棒的产品！

附录：2019艾普兰奖全部获奖名单

金奖获奖名单

美的

多风感柜式空调器

KFR-72LW/BP3DN8Y-DF100(B1)

博世

博世新净界6系嵌入式洗碗机

SJV68IX06C

海尔

海尔全空间保鲜法式冰箱

BCD-503WDCUU1

LG SIGNATURE

8K OLED TV

OLED88Z9

三星

三星QLED 8K电视 Q900系列

QA75Q900RBJXXZ

A.O.史密斯

MAX4.0自助换芯系列长效反渗透净水机

R2000RA3

Casarte

洗烘一体自由转换式洗衣干衣机

C9 HB13/17U1

panasonic

松下ALPHA阿尔法

XQG100-P1DL

智能创新奖获奖名单

海尔

分布式全屋语音交互系统

各语音智能终端 适配于不同语音平台方案

老板电器

老板中央吸油烟机

CCS-SLX-60A

华为 HUAWEI

华为AI音箱

华为AI音箱

科大讯飞

魔飞智能麦克风

MORFEI2.0

科沃斯

扫地机器人地宝

DG70

涂鸦智选

智能家居解决方案

覆盖各品牌各种型号的电工 、照明、安防、大小家电、传感器产品

美的

美的智慧新零售解决方案

美的智慧新零售解决方案

海尔

海尔优家智慧生活平台

无

panasonic

松下健康一体机

CH2385WSC

海尔扫地机

银芯扫地机器人

TAB-TT50SSC

TCL

XESS浮窗全场景TV

XESS 65A100L 65

青莲云

青莲云物联网设备安全管理系统（TinyEye）

/

创新奖获奖名单

西门子

iQ700全区Plus电磁灶

EZ977KZY1E

FUJIOH

吸油烟机

CXW-170-CL

卡萨帝

卡萨帝天沐MAX瞬热瀑布热水器

CEH-60MAX5(U1)金

Haier

全自动波轮洗衣机

MW100-BD996U1

海信

液晶电视

HZ65U8E

COLMO

COLMO滚筒洗衣机

CLDC12

林内

星厨系列燃气灶

RB-2QLGH

panasonic

核心运动椅

EU-JC70

BOSCH

BOSCH真空破壁机

MMBF25PBCN

Thermomix美善品

美善品多功能食品料理机

TM5

德国卡赫

自清洁擦地机

FC 3 Cordless

日立 HITACHI

日立日本原装IH电饭煲

RZ-KWS4C

panasonic

塔吉锅

NF-HTG100RSQ

SUPOR 苏泊尔

真空本釜电饭煲

CXFB40HC41

joyoung九阳

九阳无人破壁豆浆机

DJ10E-K61

设计奖获奖名单

方太

方太家用燃气灶

JZT-TCCA

卡萨帝

卡萨帝指挥家系列房间空气调节器

CAP725WBA(A1)U1

索尼

索尼画谛系列OLED电视A9F

KD-65A9F

CHIQ

美菱M鲜生-全面薄656WQ3M冰箱

BCD-656WQ3M

midea

踢脚线系列取暖器

HD16X/HD22X

SteamOne

便携式蒸汽挂烫机

S-NOMAD SN-50SB

三星

三星嵌入式冰箱

RR39M70657F/SC & RZ32M70357F/SC

美的

半潜式聚能燃气灶

JZY/T-Q90

飞利浦

飞利浦9200全自动推拉智能锁

9200

Gorenje

单门复古冰箱(大众汽车合作款)

OBRB152R

AEG

FlexPure电磁灶

HKP87420IB

海信空调

海信X610净风空净一体舒适变频空调

KFR-50LW/A8X610Z-A1(1P68)、KFR-72LW/A8X610Z-A1(2N48)

产品奖获奖名单

COLMO

无焰燃气热水器

JSQ30-CW16F2

SHARP

夏普80吋8K电视

80A9AD

伊奈 INAX

Smartlink思迈睿智能一体化坐便器

CEIX5323-1005010C0

华为 HUAWEI

华为路由Q2 Pro

华为路由Q2 Pro

荣耀 HONOR

荣耀路由Pro 2

荣耀路由Pro 2

德国卡赫

多功能喷抽一体机

SE 6.100

midea

电压力锅

MY-HT5089PG

POVOS

旋转式剃须刀

PQ9210

panasonic

纳米水离子吹风机

EH-NA98QA405

panasonic

双重马达电动牙刷

EW-PDP51

斯泰得乐

Eva超声波加湿器

Eva

澳柯玛

智酷卧式低温冷柜

BC/BD-147GEX

SKYWORTH创维

创维OLED S9A

MAX TV OLED S9A

云米

云米AI油烟机Eyebot (探索版)

CXW-130-VC901

AEG

ComfortLift 独嵌两用洗碗机

FFB83806PM

格兰仕

微蒸烤一体微波炉

G10Q28MSXLR-Q5C

海信

海信冰箱

BCD-602WTDGVBP

老板电器

老板中式蒸箱

ZQB400-S228

华帝

华帝智擎系列烟机663BH

CWX-280-J663BH

LG

LG双风系 · 十字四门冰箱

F528MC36

天加

天加全效家用中央空调地暖多联机

TIMS160AHTF

COLMO

COLMO冰箱

CRBT718

美大

美大集成灶飞龙JJZT-5503Z

JJZT-5503Z

帅康

帅康潜吸式油烟机

CXW-220-XS9806

360

360智能摄像机云台版

360D706

德尔玛

六重光热净化无线除螨仪

CM2000

罗曼

冲牙器

MINI1

环保奖获奖名单

GMCC

R290独立压缩二代压缩机

DYN210D52UFZ

西门子

西门子智能展翼吸油烟机

LC88EN951W

扬子空调

奶爸系列空调

KFRd-35GW/(3513912)aBp2-A1

博世

滚筒干衣机

WTU876H80W

老板电器

老板燃气灶

9B92

米技

IH感应炉具

Star 3 Twist

格力

格力“沐尊”空气能热水器

SXT80LC/A

奥克斯空调

省电王空调柜机

KFR-72LW/BpR3GYA1+1

核心奖获奖名单

LG Display

88尺寸8K CSO自发声OLED面板

888 Crystal OLED Panel

万朗（HIGA）

薄壁冰箱门封条

TPE

Welling

BLDC家用空调风机

ZKFN-34-10-2/ZKFN-34-8-2

万宝

-65℃深冷压缩机

GL150

JIAXIPERA

VMX系列变频小型高效冰箱压缩机

VMX1114Y

HIGHLY

1~1.5匹R290变频压缩机

SD系列

恩布拉科

超高效变频压缩机

VESG9C

东贝

冰箱压缩机

VDU060CY1

金口碑奖获奖名单

索尼

索尼画谛系列OLED电视A9F

KD-65A9F

三星

三星QLED电视

QA65Q6FAMJXXZ

雷神笔记本

911 Air

911 Air 星战版

飞利浦

飞利浦反渗透RO机

Pro400

海尔

海尔除醛净化器

KJ820F-N800C

长虹

超短焦4K激光影院

C5U

中科睿赛（CASRS）

壁挂新风机

7257M

容声

容声冰箱

BCD-601WKS1HPG

海信

海信净斗士除菌空气净化器

KJ650F-NH

大宇

大宇迷你干衣机

DWMD-301PSU

LG

LG OLED TV

OLED B8

德意

蒸烤一体机

ZK5765

Vitamix

S55

S55

小熊电器

和面机

HMJ-A50B1

小狗电器

小狗扫地机器人

R55 Cyclone

IAM

空气净化器KJ780F-A1

KJ780F-A1

康佳

康佳电视

LED 65R2

TCL

XESS浮窗全场景TV

XESS 65A100L 65

CHiQ

CHiQ人工智能电视Q6K

55Q6K

莱卡

莱卡净饮一体机

KE9401

2.美的集团业务介绍

美的集团（股票代码：000333.SZ）从家电（电风扇）做起，通过并购和一系列扩张，发展到现在，已经形成了由智能家居、工业技术、楼宇科技、机器人与自动化、数字化创新等5条业务线组成的大型集团。

下面我们就来看一下美的集团都涉足了哪些业务吧！

美的集团旗下主要品牌

• 智能家居：COLMO、TOSHIBA（东芝）、Midea（美的）、LittleSwan（小天鹅）、WAHIN（华凌）、Coolfree（酷风）、Master Kitchen、eureka（优瑞家）、comfee
• 工业技术：GMCC（美芝）、Welling（威灵）、MR美仁半导体、HICONIC（合康新能）、SUNYE（日业）、Servotronix（高创传动）、DORNA（东菱）、TOSHIBA（东芝）
• 楼宇科技：Midea（美的）、Clivet、KONG（美控智慧建筑）、LINGWANG（菱王电梯）、LINVOL、美的楼宇科技研究院、MDV
• 机器人与自动化：KUKA（库卡）、Swisslog（瑞仕格）
• 数字化创新：ANNTO（安得智联）、Midea Cloud（美云智数）、美智光电、布谷、西式小电、美智科技、美的金融

说明：从上面的品牌可以看出，美的集团的业务主要包含：白色家电（冰箱、洗衣机、空调）、小家电、半导体、汽车零部件、机器人、楼宇科技、物流、金融等，可以说是一家科技属性比较强的企业。除此之外，美的还涉足了医疗行业，目前持有万东医疗29.09%的股份。

美的集团旗下上市公司

• 美的集团（000333.SZ）：中国家电综合实力排名第一
• 库卡（KU2.DF）：世界领先的工业机器人制造商
• 万东医疗（600055.SH）：医用X射线诊断设备和医学影像技术全国领先
• 合康新能（300048.SZ）：主营业务为工业自动化和节能环保
• 埃夫特-U（688165.SH）：中国工业机器人行业第一梯队
• 乐鑫科技（688018.SH）：专业的集成电路设计企业
• 有方科技（688159.SH）：主营无线通信模块及系统通信解决方案，旗下多个产品技术被认定为业界首创
• 美的置业（3990.HK）：主要提供提供品质生活及智慧家居解决方案

财务与估值

财务方面，按照2021年年报，营业收入3433.61亿，较2020年上涨20.18%，其中暖通空调业务1418.79亿（占比41.58%）、消费电器1318.66亿（占比38.64%）、机器人及自动化272.81亿（占比7.99%）、其他402.07亿（占比11.79%）；净利润285.74亿，较2020年上涨4.96%。

估值方面，按照2022/06/07收盘价计算，总市值为3708.4亿，市净率为2.8，动态市盈率为12.92，TTM市盈率为12.66，TTM股息率为3.21%，ROE为24.09%。

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3.「一天一支价值股」美的集团

日期：2022/06/23，股票代码：000333.SZ，现价：55.99元，总市值：3918亿

公司简介

“科技尽善，生活尽美” – 美的集团秉承用科技创造美好生活的经营理念，经过54年的发展，已经成为一家集智能家居、楼宇科技、工业技术、机器人与自动化、数字化创新五大业务板块为一体的全球化科技集团。过去5年投入研发资金近450亿（年营收占比3.5%以上），在全球拥有28个研发中心和34个主要生产基地，产品及服务惠及全球200多个国家和地区约4亿用户。截至到目前，形成了美的、小天鹅、东芝、华凌、布谷、COLMO、Clivet、Eureka、库卡、GMCC、威灵、菱王、万东在内的多品牌组合。

旗下上市公司

• 美的集团（000333.SZ）：家电
• 库卡（KU2.DF）：工业机器人
• 万东医疗（600055.SH）：X射线诊断设备、医学影像技术
• 合康新能（300048.SZ）：工业自动化、节能环保
• 埃夫特-U（688165.SH）：工业机器人
• 乐鑫科技（688018.SH）：集成电路设计
• 有方科技（688159.SH）：无线通信模块、系统通信
• 美的置业（3990.HK）：智慧家居

公司亮点

• 《财富》世界500强
• 家电行业综合实力第一
• 公司多方面全方位发展，包括：家电、小家电、汽车零部件、芯片、工业机器人、医疗

投资亮点

• ROE：近5年ROE分别为25.88%、25.66%、26.43%、24.95%、24.09%，公司盈利能力很强。
• 评级：近3个月，券商给出23份研报，其中最高目标价为86元，较现价有53.6%的上涨空间。
• 外资：北向资金持股12.4亿股，占流通股比例为18.11%，深受外资青睐。
• 分红：近5年分红分别为10派12、10派13、10派16、10派16、10派17，分红率还是比较高的。
• 财务：公司近5年营业收入分别为2419亿、1618亿、2794亿、2857亿、3434亿，净利润分别为172.8亿、202.3亿、242.1亿、272.2亿、285.7亿，在疫情严重、房地产不景气、原材料上涨等多方面因素影响下，仍然保持了较高的增长，未来可期。
• 估值：美的目前总市值3918亿，市净率2.96，静态市盈率13.71，动态市盈率13.64，TTM市盈率13.38，处于历史低估区间。
• 长期走势：美的股价在2021/02/10达到历史最高价104.7后，经历了一年多的震荡下行，甚至在2022/04/27创造出的48.8元的最低价，最大跌幅达到-53.39%，对于美的集团这种大白马来说有点惨不忍睹。从日K线看，股价在60-80之间震荡了多半年的时间，然后在50-60之间震荡了3个月我时间，同时形成了两个筹码峰。最近几日主力大量买入，大概率预示着走势即将反转。从周K线看，MACD金叉，后市看涨。从月K线上看，股价在60月线附近企稳，且目前已经站上60月线，同时KDJ即将金叉，后市大概率继续上涨。
• 短期走势：从日K线上看，5日线上穿多条均线，形成多头排列。股价在2022/06/21达到58.39后，开始下跌，但是量比较小，大概率是洗盘。另外，日线KDJ即将死叉，60min线KDJ即将金叉，个人还是很看好美的的。
• 发展前景：公司的主要竞争对手是格力电器，与格力相比，格力的主要收入仍然是空调，而美的已经形成了空调、洗衣机、小家电、机器人、汽车零部件等多种业务收入来源，未来前景更为广阔。

温馨提示：股市有风险，投资需谨慎！

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4.哈辛准则及其在Abaqus中的应用

在复合材料力学公众号上，有关于常见复合材料强度准则的介绍，具体见《复合材料失效理论知多少》。其中关于哈辛准则的介绍如下：

同样的二阶近似模型还有文章最开头提到的Hashin准则。（由于复合材料试验数据具有较大的分散性，继续增加近似阶数没有太大意义，因此，到目前为止，尚没有三阶或者更高阶的失效判据出现。）

Hashin在1980年提出了一种三维的复合材料失效判据，该准则后被收录于MILHDBK-17，在工程界与学术界应用甚广，目前其简化形式的二维失效判据已被集成在了Abaqus、MSC.Dytran等有限元软件中。

其简化后的三维表达形式如下：

Hashin三维失效判据可以预测四种失效模式：纤维拉伸失效、纤维压缩失效、基体拉伸失效以及集体压缩失效等。在纤维拉伸失效中，考虑了剪切效应的影响。

Abaqus中采用的是2D的Hashin准则，其表达形式如下：

上面看到的Hashin基体失效准则是简化后的公式，Hashin准则最初的表达形式中，强度数值是断裂面上的强度，应力也是断裂面上的应力，与现在的Puck类似。

原始Hashin基体失效准则：

但是受限于当时的计算条件，无法准确计算出断裂面的角度，所以采用了上述简化形式。后来Puck在Hashin基础上采用数值手段将断裂面角度求解出来，得到了更准确的基体失效判据，有关断裂面角度求解及Puck失效理论将在后续文章进行更新，敬请关注。

关于Abaqus中哈辛准则参数的说明如下：

在之前的文章里曾经多次提到过Hashin准则，这是目前区分失效模式的判据中应用最广泛的判据之一，已被Abaqus、Ansys、MSC等大型商业软件所集成。无论中文还是外文有关采用Hashin准则进行复合材料渐进失效分析的文章也是铺天盖地、数不胜数，Hashin于1980年发表的一篇单向纤维增强复合材料失效准则的文章被引用了3790次。在提出该理论时，本来是用于预测单向复合材料失效行为的，然而，目前大家基本都在将其应用于层压板的失效预测。

关于Hashin准则的描述以及在WWFE中的表现，之前已经撰文描述过，此处不再赘述，感兴趣的可以点击下方链接了解详情。

聊一聊世界复合材料失效运动会（WWFE）——搞复材失效而不知WWFE你就out了

复合材料失效理论知多少？（一）

本文主要讲解一下Abaqus中使用Hashin失效判据以及基于能量的演化判据进行渐进失效分析时各种参数和变量的定义和来由。有一些读者对这两者的组合使用的非常熟练，但并不了解损伤演化过程中失效判据和临界应变能释放率是如何控制损伤扩展的，希望通过本文能帮助读者对复合材料渐进失效分析有进一步的认识。

01 二维应力应变关系

在Abaqus中Hashin失效准则适用于常规壳单元或者连续壳单元，对应的材料模型为Lamina，应力应变关系如下：

其中，各参数满足稳定性约束条件：

写成刚度矩阵的表达式如下：

简写为：

其中，C0为无损状态下的弹性矩阵。

欲表征材料的应力应变关系，在CAE中仅需要输入弹性常数即可。

图1

02 二维Hashin准则表达式

在Abaqus中引入的二维的Hashin失效准则，共分为纵向拉伸（纤维方向拉伸）、纵向压缩（纤维方向压缩）、横向拉伸（垂直纤维方向拉伸）、横向压缩（垂直纤维方向压缩）等四种失效模式。

上述四个公式用于判断的是材料点的损伤起始，当Fft达到1的时候，表示该材料点纤维方向拉伸损伤刚刚开始，小于1的时候，材料纤维方向无拉伸损伤。其他同理。绝大部分论文仅引用了这四个公式就去做渐进失效分析了，是不完整的，这仅仅能预测损伤的起始，还缺乏损伤起始以后的刚度退化。

与损伤起始相关的是6个强度值，定义如下，6个参数分别是：纵向拉伸强度XT，纵向压缩强度XC，横向拉伸强度YT，横向压缩强度YC，纵向剪切强度SL，横向剪切强度ST。

图2

03 基于能量的损伤演化

定义损伤演化参数的界面如下，输入四种失效模式对应的断裂能:纵向拉伸断裂能Gftc,纵向压缩断裂能Gfcc,横向拉伸断裂能Gmtc,横向压缩断裂能Gmcc。(断裂能，即临界应变能释放率，是裂纹扩展单位面积所需要的能量，一般单位取为N/m，J/m²，N/mm或mJ/mm²。

有关纤维方向断裂韧性测试的文章可点击以下链接：

复合材料纤维方向断裂韧性的测量方法

图3

单纯使用ABAQUS内嵌的渐进失效模型进行失效分析时，了解这些输入参数的物理意义就足够了。

如果进一步深究或者自己去写渐进损伤分析的程序，还会存在一些问题，比如上述断裂能是如何起作用的呢？尤其是四种失效模式均为多应力状态下的复合判据，损伤状态变量又是如何求解的呢？损伤状态变量又是如何控制刚度的衰减的呢？

04 损伤状态变量的求解

损伤起始以后，材料的刚度将会发生逐渐退化，此时开始进入损伤演化阶段，材料的刚度退化程度用损伤状态变量d来表示。

含损伤的材料应力应变关系为：

其中：

上述公式中，

df,dm,ds的表达式又是这样子的：

即纤维方向的损伤取决于纤维方向拉伸损伤状态dft和纤维方向压缩损伤状态dfc，二者只能发生其中的一种，具体发生哪种由沿纤维方向的应力σ11决定，当σ11>=0时，潜在发生的是纤维方向的拉伸损伤，取df=dft，反之，发生纤维方向的压缩损伤，取df=dfc。df的值介于0~1之间，0代表材料完好，1代表彻底失效。

同理，可以得到dm的值。

另外，无论纤维和基体发生拉伸还是压缩损伤，材料均失去承受剪切载荷的能力，因此剪切损伤变量ds并非独立的损伤状态变量，ds取决于独立损伤状态变量dft, dfc, dmt, dmc，只要四个损伤状态中有一个不为0，ds则不为0，四个状态变量有一个达到1，ds必然为1。

那独立的损伤状态dft,dfc,dmt,dmc又是如何求解的呢？

05 独立损伤状态变量的求解

帮助文档以及其他能查到的资料中都给出了下列损伤状态变量d的统一表达式和原理图，却并没有给出详细的解释。

图4

d即为独立的损伤状态变量，要想理解损伤状态计算公式，首先需要引入两个变量定义，

那么，

注意上标0以及红框中标记的限定词“刚好达到1时”，这是理论上的数值，即某一种判据恰好判断因子等于1的一瞬间所记录下的等效位移，记为

该变量代表的是某个材料点某种失效模式下的损伤起始位移，对应的是上图4三角形顶点的横坐标。该损伤起始位移并非一个恒定不变的材料常数，而是随着材料点的应力状态而变化的，不同的单元有可能得到不同的损伤起始位移值。这一点也是很多人不解的地方。在自己写子程序的时候，正确理解这一点很重要。

类似地，当某种失效判据判断因子恰好达到1时，记录下该时刻的等效应力，该等效应力即为当前材料点在当前应力状态下，某种失效模式所对应的等效强度，也就是上图中三角形顶点对应的纵坐标。同样，等效强度也不是恒定不变的材料常数。

具体到不同失效模式下，等效位移和等效应力的表达式也是有所不同的，在Abaqus中，纤维拉伸、纤维压缩、基体拉伸、基体压缩状态下四种等效位移和等效应力的表达式如下：

其中，Lc为单元的特征长度，一阶面单元中特征长度是面积的平方根，一阶体单元中，特征长度是体积的立方根。

根据上述公式，再加上四种失效判据的公式，随着载荷的不断增加，就可以得到每个材料点每一种失效模式下的损伤起始位移和等效强度，损伤起始位移表达式如下：

等效强度表达式如下：

至此，每种失效模式下，损伤演化部分的损伤起始位移和等效强度就求解出来了，也就是本构三角形顶点对应的横坐标和纵坐标已知了。未知的是三角形底边的长，对应的也就是每个材料点上彻底失效时的位移。

图5

每种失效模式彻底失效时对应的失效位移计算公式很简单：

其中Gc为临界应变能释放率，也就是在CAE中输入的损伤演化部分的断裂能(前面提到的Gftc,Gfcc,Gmtc,Gmcc)，也是三角形的面积。底边的长度即为两倍三角形的面积除以三角形的高，高就是等效强度，已在上一步求解得出。此时三角形中的各参数都已经可以求解出，就可以带入独立损伤状态变量d的计算公式了。

图6

以纤维拉伸失效为例，

同样的方式，四种独立的损伤状态变量就都可以求解出来了。

四种独立的损伤状态变量对应的断裂能在图3中输入。

文中多次提到失效判据判断因子恰好等于的一刻，这仅仅是理论解，在实际的程序计算中，几乎不可能使判断因子恰好等于1，有可能大于1，这种情况在自己写子程序时也是必须要考虑的，以后再专门写文章讲解这个问题吧。

文中后半部分某些公式为自己编写，无参考文献，表述不当之处，敬请批评指正。

断裂韧性的说明和测量：

熟悉Abaqus内嵌的二维hashin渐进失效模型的同学都知道，在判断损伤起始以后，需要依据材料的断裂韧性对刚度进行退化，如下图所示。

上述表格中的数据即为材料不同方向拉压开裂时的断裂韧性，在Hashin渐进失效模型中，四个断裂韧性的数值分别用于求解四个失效位移值，如下图所示。

以纤维方向拉断为例，Gft为纤维方向拉断对应的断裂韧性，XT为单向板0°方向的拉伸强度，根据这两项就可以推出其失效位移为：

一般的，对于基体的断裂韧性我们可以通过双悬臂梁实验（DCB实验，参见标准ASTM5528）来测得I型断裂韧性。或者通过ENF试验来测得II型断裂韧性。

DCB实验示意图

ENF实验示意图

目前在文献或者试验标准中看到的都是针对基体或者界面的测试方法，很少有人去测试垂直纤维方向断裂时的断裂韧性。

本文将简单介绍一下沿纤维方向断裂时的断裂韧性测试方法，文献中能够查找到的大多都是基于CT和CC试样，下图所示是拉伸断裂时的断裂韧性测试方法及建议的试件尺寸，其参考的试验标准是ASTM E399。

CT试样示意图

类似的，当测试压缩断裂韧性时，采用CC试样，其参考试验标准是ASTM E1820，如下图所示。

CC试样示意图

纤维方向开裂时的断裂韧性一般要远大于基体开裂时的断裂韧性，例如，文献中的纤维拉伸断裂韧性大约在50-150N/mm之间，而基体断裂韧性大约在0.2-1.5N/mm之间，相差可以达百倍。

上述实验在实际操作过程中是很容易失败的，因为基体强度很低，即使按照试验标准建议的尺寸加工试件，在测试时，有可能会出现裂纹90°拐折，导致测不出纤维拉断或压断时的断裂韧性，因此对试件的加工要求很高，感兴趣的可以尝试一下，国内测试这类数据的还是很少的。

近期的材料力学性能数据库中收录的部分材料中有一些是有纤维方向断裂韧性的，欢迎大家点击“材料库”菜单查阅。

哈辛准则在Abaqus中的具体应用：

首先哈辛准则只能应用于2D模型，建模类型如下：

划分网格后，需要定义composite layup，如下，包括铺层层数、局部坐标系、每层材料、每层厚度、铺层方向、积分点个数等。

在材料定义中需要给出层合板类型的6个弹性常数，选Hashin强度理论，给出6个强度极限，至此可以计算初始损伤发生的载荷，如果要继续计算裂纹扩展，则需要选damage evolution，给出材料的4个断裂韧性。如果隐式计算裂纹扩展不收敛，则可以选出4个扩展方向的粘性系数，粘性系数的值的确定见下文。

建立instance，在step中打开大变形。

新建场输出变量，domain选composite layup，然后选建好的layup，然后勾选下图所示的7个输出变量。

为了方便绘制载荷-位移曲线，可以在加载端新建ref点，将ref点和加载面耦合起来，通过ref点施加位移载荷。相当于材料试验机的位移控制。然后新建历史输出，domain选set，选中代表ref点的set，然后选中需要输出的ref的支反力和位移分量。

然后施加约束和载荷，新建job，就可以提交计算了。

后处理部分，主要看4个HSN值和5个damage值，具体说明如下：

可以创建4个视图，分别显示不同的结果如下图，以下说明文字和图可能不太匹配，大家意会就可以了，说明文字来源于复合材料力学公众号。

1e-4粘性系数计算结果

在result，section points，Piles中可以显示不同铺层的损伤云图，显示效果如下图。

至此，abaqus中应用Hashin强度准则分析层合板模型就完成了，据说压缩破坏Abaqus自带的Hashin强度准则分析的并不好，需要自己写程序才能算好，有待验证。