cohesive element受壓時單元穿透的解決方法

當Cohesive element 之間壓縮需要設置成不可穿透時,有兩種不完美的方法。

1、 設置compression factor

2、 設置general contact

不完美是因為這兩種方法仍然會有穿透的現象(當壓力比較大時),但足以解決大部分的問題。

下面做一個小試驗看下這兩種方法如何。

方法一 設置compression factor

法向牽引分離準則如下,在壓縮的時候永遠是彈性的,不會出現塑性損傷。在默認的情況下,壓縮剛度和拉伸剛度(彈性階段)是相同的,假設均為k。使用compression factor可以將壓縮段的剛度調整為compression factor×k,如下圖所示。

cohesive element受壓時單元穿透的解決方法的圖1

把compression factor設置成非常大,那么理論上在壓縮量非常小的時候,就有足夠的力平衡壓力。

模型大小為1mm×2mm。劃分單元大小為1mm×1mm,在模型中間插入cohesive element。如下圖所示。RP1和頂面耦合。

cohesive element受壓時單元穿透的解決方法的圖2 cohesive element受壓時單元穿透的解決方法的圖3

計算模型

參數設置如下圖所示。

cohesive element受壓時單元穿透的解決方法的圖4

cohesive element受壓時單元穿透的解決方法的圖5

cohesive element受壓時單元穿透的解決方法的圖6

RP1施加30N的向下的力,那么理論上cohesive單元壓縮的位移是1mm,查看結果如下圖所示(只顯示cohesive單元)。

cohesive element受壓時單元穿透的解決方法的圖7

可以看到,cohesive 單元頂部向下的位移為1mm,與理論計算的一致。

在編輯關鍵字界面,設置compression factor,如下圖所示。

cohesive element受壓時單元穿透的解決方法的圖8

提取cohesive單元的位移,如下圖所示。

cohesive element受壓時單元穿透的解決方法的圖9

可以看到,cohesive單元的位移很小,為1e-13mm。

方法二 設置general contact

首先設置接觸屬性,法向選擇hard contact,切向無所謂。

cohesive element受壓時單元穿透的解決方法的圖10

cohesive element受壓時單元穿透的解決方法的圖11

設置general contact

cohesive element受壓時單元穿透的解決方法的圖12

提取cohesive element的位移云圖如下所示。

cohesive element受壓時單元穿透的解決方法的圖13

可以看到,cohesive單元的壓縮位移也很小,為9e-4mm。

總結:

盡管設置compression factor和general contact都會產生一定的壓縮量,但可以近似解決cohesive element壓縮穿透的問題。

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