Abaqus中的cohesiveelement

2016-12-27 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

ABAQUS提供一種粘結(jié)單元(cohesive element),用以模擬兩個(gè)部分之間的粘性連接,一般來說,它要求粘結(jié)材料尺寸和強(qiáng)度都小于粘結(jié)部分(比如多層復(fù)合材料的膠粘層),進(jìn)而可以利用cohesive element模擬材料的斷裂。

從本質(zhì)上講,利用cohesive element模擬材料的斷裂其實(shí)是單元?jiǎng)h除方法的一種,其計(jì)算流程如下

1.對(duì)預(yù)知的裂縫路徑(區(qū)域)進(jìn)行細(xì)化分割。

2.在mesh的時(shí)候在裂縫區(qū)域賦予cohesive element。

3.設(shè)置合適的斷裂準(zhǔn)則(Traction-separation separation laws)。

4.在輸出中設(shè)置不顯示破壞的單元。

5.加載,后處理。

可以看出,除了在裂縫區(qū)域設(shè)置cohesive element外,其它的與普通的單元?jiǎng)h除方法沒有區(qū)別,那么,ABAQUS為什么要設(shè)置這樣一個(gè)單元呢,我們來看看cohesive element的空間結(jié)構(gòu)

Abaqus中的cohesiveelementabaqus有限元仿真圖片1

Cohesive element的空間結(jié)構(gòu)

這個(gè)單元似乎與C3D8實(shí)體單元的結(jié)構(gòu)一致,但最大的區(qū)別在于橫縱向尺寸的比例,C3D8單元在模擬這種大橫縱比(aspect ratio)結(jié)構(gòu)的時(shí)候,已經(jīng)無法給出精確的解答了。這就是cohesive element存在的意義,此外,從cohesive element的變形機(jī)理來看

Abaqus中的cohesiveelementabaqus有限元技術(shù)圖片2

Cohesive element的變形機(jī)理

Cohesive element的中面雖然能夠承受拉伸和剪切的應(yīng)變,但并不能產(chǎn)生任何應(yīng)力,因此,cohesive element 只能支持垂直于上下表面的牽引-分離破壞準(zhǔn)則(Traction-separation separation laws)。

我們可以看出,當(dāng)需要模擬諸如扁平結(jié)構(gòu)破壞或者某結(jié)構(gòu)沿一個(gè)平面撕裂這種工況的時(shí)候,cohesive element提供了一種無需細(xì)化網(wǎng)格的解決方案,可以有效的降低網(wǎng)格數(shù)量,提高運(yùn)算效率。

開放分享：優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學(xué)成才