1.      問(wèn)題引出

我們知道，ABAQUS中經(jīng)常用于模擬裂紋擴(kuò)展或斷裂行為的是Cohesive單元，Cohesive單元可理解為一種準(zhǔn)二維單內(nèi)聚單元，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。這種單元在很多行業(yè)中的結(jié)構(gòu)關(guān)于損傷仿真研究方面經(jīng)常用到。為此，本文通過(guò)建立金屬板的膠合模型，用cohesive單元模擬結(jié)構(gòu)的損傷演化。

2.      模型說(shuō)明

兩塊金屬板用膠結(jié)合在一起，在法向拉力作用作用下將兩塊板分開(kāi)，分析在對(duì)金屬板加載過(guò)程中膠層的應(yīng)力應(yīng)力及失效過(guò)程。金屬板層尺寸為10×10×1mm，膠層厚度為0.1mm，有限元模型如圖1所示，左右兩層體單元為金屬，中間一層為厚度為0的Cohesive單元，此次仿真用的單位制系統(tǒng)是mm、N、MPa。

圖1金屬板膠接模型

3有限元分析

利用ABAQUS進(jìn)行本次Cohesive單元損傷演化分析步驟如圖2所示，主要包括：創(chuàng)建部件及劃分網(wǎng)格、創(chuàng)建材料并給部件賦予材料屬性、裝配、創(chuàng)建參考點(diǎn)和剛體約束、創(chuàng)建分析步、設(shè)置輸出變量、創(chuàng)建邊界條件及施加位移載荷、創(chuàng)建分析作業(yè)并提交分析、可視化處理，其中在兩個(gè)仿真環(huán)節(jié)中會(huì)設(shè)計(jì)到cohesive單元的設(shè)置及后處理操作，因此，本文著重分析這兩個(gè)方面的內(nèi)容。在創(chuàng)建材料賦予材料屬性這里，軟件中是通過(guò)單擊工具箱中assign section，單擊sets按鈕，在region assignment對(duì)話(huà)框中選擇Sect-cohesive，單擊ok完成，具體操作界面見(jiàn)圖3所示，其他部件操作依次類(lèi)推。此外在最后的可視化處理操作在后續(xù)介紹。

圖2分析步驟

圖3 region section界面設(shè)置

3可視化后處理操作

具體在A(yíng)BAQUS中的操作見(jiàn)附件cae格式文件，最終的結(jié)果如下各圖所示。

3.1繪制支反力位移曲線(xiàn)

圖4

3.2繪制cohesive單元的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)

圖5

3.3繪制cohesive單元的應(yīng)力-位移、應(yīng)變-位移曲線(xiàn)

圖6

4結(jié)論

通過(guò)對(duì)cohesive單元的應(yīng)用，對(duì)于cohesive單元失效定義及其損傷演化過(guò)程及后處理給出了說(shuō)明，這對(duì)于多種脆性材料及混凝土材料內(nèi)部的裂紋擴(kuò)展及損傷應(yīng)用具有重要意義。