ABAQUS中輸出Cohesive單元的斷裂形式

Cohesive單元可以模擬三種基本斷裂形式:I型張開裂縫、II型滑移裂縫、III型撕開裂縫。其中后兩種破壞形式的驅(qū)動力為剪切力,所以可以稱為剪切破壞。

ABAQUS中其實已經(jīng)提供了識別這兩種(拉伸和剪切)破壞形式的場輸出:MMIXDME、MMIXDMI。下面從定義、使用、結(jié)果演示等幾個方面進行介紹。

定義

幫助文檔中,二者定義如下:

ABAQUS中輸出Cohesive單元的斷裂形式的圖1

  • MMIXDME,為損傷演化過程中混合斷裂模式的比例,定義為1-m1,位于單元積分點位置,單元未破壞時,其數(shù)值默認為-1;

  • MMIXDMI,為初始損傷時混合斷裂模式的比例,同樣定義為1-m1,位于單元積分點位置,單元未破壞時,其數(shù)值默認為-1;

后面看下m1的定義:

ABAQUS中輸出Cohesive單元的斷裂形式的圖2

m1為Gn(一型張開斷裂能)與GT(三型斷裂能之和)的比值:

  • 當m1為1,表示完全的拉伸破壞時,對應(yīng)的MMIXDME和MMIXDMI數(shù)值為0;

  • 當m1為0,表示完全的剪切破壞時,對應(yīng)的MMIXDME和MMIXDMI數(shù)值為1;

通過這兩個參量,我們就可以判斷cohesive單元以哪種形式破壞為主。

使用方法

目前不支持GUI界面定義,Step模塊的場輸出無法找到MMIXDMI和MMIXDME。通常會在前處理的最后一步編輯關(guān)鍵字,菜單Models -> Edit Keywords ->Model Name,激活關(guān)鍵字編輯窗口,找到場量輸(Output,field)出卡片位置,單元輸出后面添加MMIXDMI和MMIXDME:

ABAQUS中輸出Cohesive單元的斷裂形式的圖3

計算結(jié)果處理

如果計算的時候輸出SDEG和STATUS,失效的Cohesive單元會被刪除,這樣無法查看所有Cohesive單元的破壞模式,因此,可通過菜單欄Result->Field Output,中Status Variable子頁面,取消Use status variable參量,就可以顯示失效刪除的Cohesive單元了,該方法同樣適合其他損傷導致的單元刪除,還能顯示其他場量在指定范圍內(nèi)的單元。

ABAQUS中輸出Cohesive單元的斷裂形式的圖4

部分失效單元將顯示出來,如下圖右圖所示(僅顯示Cohesive):

ABAQUS中輸出Cohesive單元的斷裂形式的圖5

顯示MMIXDMI和MMIXDME云圖如下:

ABAQUS中輸出Cohesive單元的斷裂形式的圖6

  • 當數(shù)值為-1,表示單元未破壞

  • 當數(shù)值為0~0.5,表示單元以拉伸破壞為主

  • 當數(shù)值為0.5~1,表示單元以剪切破壞為主

為了能在云圖上顯式各自的區(qū)域,進行以下操作:

ABAQUS中輸出Cohesive單元的斷裂形式的圖7

ABAQUS中輸出Cohesive單元的斷裂形式的圖8

圖中:紅色區(qū)域表示剪切破壞為主的單元;綠色區(qū)域為拉伸破壞為主的單元;藍色區(qū)域為未破壞單元。

數(shù)據(jù)提取

云圖有時候可以給論文或文章增光添彩,但是作為觀點的論據(jù),有時候顯得就比較單薄,因此通常需要提取一些數(shù)據(jù),從而增加分析結(jié)果的可信度,比如: 

1)裂縫面積隨時間變化曲線:

ABAQUS中輸出Cohesive單元的斷裂形式的圖9

2)裂縫體積隨時間變化曲線:

ABAQUS中輸出Cohesive單元的斷裂形式的圖10

3)最大裂縫寬度隨時間變化曲線:

ABAQUS中輸出Cohesive單元的斷裂形式的圖11

4)破裂單元數(shù)量隨時間變化曲線:

ABAQUS中輸出Cohesive單元的斷裂形式的圖12

5)拉伸破壞面積占總面積比率曲線(根據(jù)MMIXDMI進行判斷):

ABAQUS中輸出Cohesive單元的斷裂形式的圖13

目前,ABAQUS無法直接提取到這些數(shù)據(jù),需要通過Python后處理二次開發(fā)獲得,有需求的同學可以嘗試自己編寫,畢竟以后編程將會和開車一樣,成為生活的工具。

來源:CAE技術(shù)資訊

作者:陳佳敏  

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