ABAQUS中的cohesiveelement

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

從本質上講，利用cohesive element模擬材料的斷裂其實是單元刪除方法的一種，其計算流程如下

1.
對預知的裂縫路徑（區域）進行細化分割。

2.
在mesh的時候在裂縫區域賦予cohesive element。

3.
設置合適的斷裂準則（Traction-separation separation laws）。

4.
在輸出中設置不顯示破壞的單元。

5.
加載，后處理。

可以看出，除了在裂縫區域設置cohesive element外，其它的與普通的單元刪除方法沒有區別，那么，ABAQUS為什么要設置這樣一個單元呢，我們來看看cohesive element的空間結構

Cohesive element的空間結構

這個單元似乎與C3D8實體單元的結構一致，但最大的區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）結構的時候，已經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的變形機理來看

Cohesive element的變形機理

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

我們可以看出，當需要模擬諸如扁平結構破壞或者某結構沿一個平面撕裂這種工況的時候，cohesive element提供了一種無需細化網格的解決方案，可以有效的降低網格數量，提高運算效率。