ABAQUS粘聚力模型( Cohesive Model ) 应用小结

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1、关于Cohesive模型应用的一些小结学习粘聚力单元时从各种讨论中获益匪浅，现总结自己做过的一些练习模型，希望对大家有所帮助。里面有很多是论坛中帖子里面的知识，在此对原作者一并谢过。错误疏漏之处请大家多指正。这里所有的粘聚力模型都是指Traction-separation-basedmodeling(Themodelingofbondedinterfacesincompositematerialsofteninvolvessituationswheretheintermediategluematerialisverythinandforallpracticalpurposesmay

2、beconsideredtobeofzerothickness，帮助文献目录为32.5.1-2)。模型中参数仅作测试用，没有实际意义。1.引言及一些讨论粘聚力模型(CohesiveModel)将复杂的破坏过程用两个面之间的‘相对分离位移-力’关系表达。这种粘聚力关系很大程度上是宏观唯象的，有多种表达形式，如图1-1所示。图1-1常见的粘聚力关系Abaqus软件中自带的粘聚力模型为线性三角形(下降阶段可以为非线性)。其它如指数、梯形等模型主要通过用户单元子程序(UEL/VUEL)实现。粘聚力模型的形状对某些计算结果(例如单纯的拉开分层)影响很大。11.1粘聚力单元及粘聚力接触粘聚力模

3、型可以通过使用粘聚力单元(CohesievElements)或者粘聚力接触(CohesiveSurfaces)来实现。在模型和参数都一致的时候，两类方法得到的结果略有差别。1.2粘聚力单元Abaqus中的粘聚力单元包括3D单元COH3D8，COH3D6；2D单元COH2D4；轴对称单元COHAX4；以及相应的孔压单元。单元的厚度(分离)方向对于粘聚力单元，一个非常重要的方面是确定单元的厚度(分离)方向(Thicknessdirection、Stackdirection)。以三维8节点单元COH3D8为例，单元有三组相对的面，但是只能有一组相对的面可以相互分离。在这组可分离的面中，从

4、一个面到另一个面的方向，定义为单元的厚度(分离)方向。对于3D单元，厚度方向对应于单元的第3(Z)方向，对于2D单元，厚度方向对应于单元第2(y)方向。通过编写inp文件定义的粘聚力单元，分离方向由节点顺序决定。对于4/6/8个节点组成的单元，前2/3/4个节点定义的面为底面，后2/3/4个节点定义的面为顶面。从底面到顶面的方向为分离方向（即对于8节点单元，只有1-5，2-6，3-7，4-8这4组相对的节点可以相互断开），如图1-2.粘聚力单元在厚度方向上只能有一层。图1-2粘聚力单元厚度方向2在Abaqus中定义厚度方向主要有以下几个方法：（1）定义/修改网格划分扫掠(sweep

5、)方向，如图1-3。扫掠方向就是厚度方向；Mesh模块：Mesh→Controls→Sweep→RedefineSweepPath/AssignStackDirection图1-3定义/修改扫掠方向（2）在单元修改（只能应用于独立网格）选项中，定义单元堆叠(stackdirection)方向，如图1-4。堆叠方向就是厚度方向；Mesh模块：Mesh→Edit→Element→Orientstackdirection图1-4修改单元堆叠方向（3）修改inp文件，定义节点顺序。3单元的输出结果另外一个需要注意的问题是，粘聚力单元的输出结果是按照单元局部坐标(自然坐标)输出的。并且和分离

6、面相对应，采用Traction-separation-basedmodeling的粘聚力单元只有部分的应变/应力分量输出结果。对于3D单元，输出的分量为沿单元厚度方向的法向分量（S33Directthrough-thicknessstress）以及相应的两个切向分量（S13-Transverseshearstress，S23-Transverseshearstress），Ref32.5.9–5。对于2D单元，输出的分量为沿单元厚度方向的法向分量（S22-Directthrough-thicknessstress）以及相应的一个切向分量（S12-Transverseshearstre

7、ss），Ref32.5.8–5。单元的厚度对于采用Traction-separation-basedmodeling的粘聚力单元，截面属性中的默认选项（Useanalysisdefault）为单位厚度1（Whentheresponseofthecohesiveelementsisbasedonatraction-separationapproach,Abaqusassumesbydefaultthattheconstitutivethicknessisequaltoo