The simulation of complex material failure processes requires a precise differentiation of the involved failure mechanisms like fracture or plasticity. This is commonly achieved by using a so-called multisurface failure criterion, where each failure surface is related to a certain failure mechanism. In the case of plasticity, failure surfaces define the elastic domain of the material and any stress state outside of this domain is considered non-admissible and must be returned to the boundary of the elastic domain. So-called return-mapping algorithms are often used and well-studied methods for finding such valid stress states. However, their implementation in numerical simulation tools is often not robust and efficient enough for complex problems that involve sophisticated multisurface definitions. In this work, we present a multisurface return-mapping algorithm and its implementation in the finite element software Abaqus. We found that with additional and enhanced iterative solver methods, the classic Newton-Raphson-based implementation of the algorithm can be improved in order to find solutions to otherwise not returnable stress states. The added computational burden is minimal, as more stress states can be returned without reducing the size of the load increments. The paper focuses on the implementation aspects of such problems and offers the reader a thorough guide and the source code for an Abaqus implementation. We applied the algorithm to simulate the highly orthotropic behavior of wood, allowing us to predict plastic failure of various wooden structures and components.

模拟复杂的材料破坏过程需要精确区分所涉及的破坏机制，例如断裂或可塑性。这通常通过使用所谓的多表面失效准则来实现，其中每个失效表面都与某个失效机制相关。在可塑性的情况下，破坏面定义了材料的弹性区域，该区域以外的任何应力状态都被认为是不允许的，必须返回弹性区域的边界。经常使用所谓的返回映射算法，并且对它们进行充分研究以找到有效应力状态。但是，它们在数值模拟工具中的实现通常不足以解决涉及复杂多表面定义的复杂问题。在这项工作中 我们提出了一种多面回波映射算法及其在有限元软件Abaqus中的实现。我们发现，通过使用其他改进的迭代求解器方法，可以改进基于牛顿-拉夫森的经典算法实现，以便找到无法返回的应力状态的解决方案。由于可以返回更多的应力状态而不减小负载增量的大小，因此增加的计算负担最小。本文着重于此类问题的实现方面，并为读者提供了全面的指南以及Abaqus实现的源代码。我们应用该算法来模拟木材的高度正交各向异性行为，从而使我们能够预测各种木制结构和部件的塑性破坏。我们发现，通过使用其他改进的迭代求解器方法，可以改进基于牛顿-拉夫森的经典算法实现，以便找到无法返回的应力状态的解决方案。由于可以返回更多的应力状态而不减小负载增量的大小，因此增加的计算负担最小。本文着重于此类问题的实现方面，并为读者提供了全面的指南以及Abaqus实现的源代码。我们应用该算法来模拟木材的高度正交各向异性行为，从而使我们能够预测各种木制结构和部件的塑性破坏。我们发现，通过使用其他改进的迭代求解器方法，可以改进基于牛顿-拉夫森的经典算法实现，以便找到无法返回的应力状态的解决方案。由于可以返回更多的应力状态而不减小负载增量的大小，因此增加的计算负担最小。本文着重于此类问题的实现方面，并为读者提供了全面的指南以及Abaqus实现的源代码。我们应用该算法来模拟木材的高度正交各向异性行为，从而使我们能够预测各种木制结构和部件的塑性破坏。可以改进经典的基于牛顿-拉夫森算法的实现，以便找到无法返回的应力状态的解决方案。由于可以返回更多的应力状态而不减小负载增量的大小，因此增加的计算负担最小。本文着重于此类问题的实现方面，并为读者提供了全面的指南以及Abaqus实现的源代码。我们应用该算法来模拟木材的高度正交各向异性行为，从而使我们能够预测各种木制结构和部件的塑性破坏。可以改进经典的基于牛顿-拉夫森算法的实现，以便找到无法返回的应力状态的解决方案。由于可以返回更多的应力状态而不减小负载增量的大小，因此增加的计算负担最小。本文着重于此类问题的实现方面，并为读者提供了全面的指南以及Abaqus实现的源代码。我们应用该算法来模拟木材的高度正交各向异性行为，从而使我们能够预测各种木制结构和部件的塑性破坏。本文着重于此类问题的实现方面，并为读者提供了全面的指南以及Abaqus实现的源代码。我们应用该算法来模拟木材的高度正交各向异性行为，从而使我们能够预测各种木制结构和部件的塑性破坏。本文着重于此类问题的实现方面，并为读者提供了全面的指南以及Abaqus实现的源代码。我们应用该算法来模拟木材的高度正交各向异性行为，从而使我们能够预测各种木制结构和部件的塑性破坏。