abaqus中cohesive單元建模方法

1、復(fù)合材料模型建模與分析1.Cohesive單元建模方法單元建模方法1.1幾何模型使用內(nèi)聚力模型（cohesivezone）模擬裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展，需要在預(yù)計(jì)產(chǎn)生裂紋的區(qū)域加入cohesive層。建立cohesive層的方法主要有：方法一、建立完整的結(jié)構(gòu)（如圖1（a）所示），然后在上面切割出一個(gè)薄層來(lái)模擬cohesive單元，用這種方法建立的cohesive單元與其他單元公用節(jié)點(diǎn)，并以此傳遞力和位移。方法二、分別建立cohesive層和其他

2、結(jié)構(gòu)部件的實(shí)體模型，通過(guò)“tie”綁定約束，使得cohesive單元兩側(cè)的單元位移和應(yīng)力協(xié)調(diào)，如圖1（b）所示。（a）cohesive單元與其他單元公用節(jié)點(diǎn)（b）獨(dú)立的網(wǎng)格通過(guò)“tie”綁定圖1.建模方法上述兩種方法都可以用來(lái)模擬復(fù)合材料的分層失效，第一種方法劃分網(wǎng)格比較復(fù)雜；第二種方法賦材料屬性簡(jiǎn)單，劃分網(wǎng)格也方便，但是裝配及“tie”很繁瑣；因此在實(shí)際建模中我們應(yīng)根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)選取較簡(jiǎn)單的方法。1.2材料屬性應(yīng)用cohesive單元模

3、擬復(fù)合材料失效，包括兩種模型：一種是基于tractionseparation描述；另一種是基于連續(xù)體描述。其中基于tractionseparation描述的方法應(yīng)用更加廣泛。而在基于tractionseparation描述的方法中，最常用的本構(gòu)模型為圖2所示的雙線性本構(gòu)模型。它給出了材料達(dá)到強(qiáng)度極限前的線彈性段和材料達(dá)到強(qiáng)度極限后的剛度線性降低軟化階段。注意圖中縱坐標(biāo)為應(yīng)力，而橫坐標(biāo)為位移，因此線彈性段的斜率代表的實(shí)際是cohesive

4、單元的剛度。曲線下的面積即為材料斷裂時(shí)的能量釋放率。因此在定義cohesive的力學(xué)性能時(shí)，實(shí)際就是要確定上述本構(gòu)模型的具體形狀：包括剛度、極限強(qiáng)度、以及臨界斷裂能量釋放率，或者最終失效時(shí)單元的位移。常用的定義方法是給定上述參數(shù)中的前三項(xiàng)，也就確定了cohesive的本構(gòu)模型。Cohesive單元可理解為一種準(zhǔn)二維單元，可以將它看作被一個(gè)厚度隔開(kāi)的兩個(gè)面，這兩個(gè)面分別和其他實(shí)體單元連接。Cohesive單元只考慮面外的力，包括法向的正應(yīng)

5、力以及XZ，YZ兩個(gè)方向的剪應(yīng)力。下文對(duì)cohesive單元的參數(shù)進(jìn)行闡述，并介紹參數(shù)的選擇方法。1.2.2一個(gè)解釋“另外有個(gè)我的經(jīng)驗(yàn)公式：大體上energy0.5（damageinitiation）^2（stiffness）這個(gè)公式不難理解，就是銳角三角形的總面積大于一條側(cè)邊下的面積，將tractionseparationlaw畫(huà)成圖線你就一目了然了。不過(guò)根據(jù)不同的法則，會(huì)稍微有些區(qū)別的?！币陨系脑捯詃ava的個(gè)人空間，這里我想解釋

6、下這個(gè)不等式有些新手可能一下還看不明白。damageinitiation為開(kāi)始破壞時(shí)的應(yīng)力，即三角形的高；stiffness為剛度，也就是斜率，即tanq；所以側(cè)邊三角形的底邊為damageinitiationstiffness，0.5（damageinitiation）^2（stiffness）即為側(cè)邊下的三角形面積。實(shí)際上能量還要大于這個(gè)側(cè)邊下三角形的面積很多，因?yàn)樾甭室话愣己艽蟆?.2.3關(guān)于材料參數(shù)定義cohesive的材料時(shí)，

7、要填入材料的參數(shù)，這些材料參數(shù)是材料固有的特性，與幾何沒(méi)有關(guān)系，所以放心大膽的填入吧。材料參數(shù)是由試驗(yàn)得到的，如果不能做實(shí)驗(yàn)（多數(shù)情況如此），就去查國(guó)際上相關(guān)的文獻(xiàn)吧，數(shù)據(jù)甚至比你自己做試驗(yàn)都要詳細(xì)，在填入數(shù)據(jù)時(shí)要注意單位的統(tǒng)一。再說(shuō)句，斷裂能為單位面積上的能量，如你的單位選取N（力的單位）和M（長(zhǎng)度單位），那么能量的單位為NM。下面舉例來(lái)說(shuō)明cohesive單元?jiǎng)偠鹊脑O(shè)置過(guò)程，以ABAQUS6.9為例：進(jìn)入property界面，點(diǎn)擊M