內聚力模型的案例
界面內聚力模型用于黏結劑粘接強度仿真 ￥20
摘要：界面內聚力模型用于黏結劑粘接強度仿真 是一個非常好的建模方法。這種內力模型的材料參數比較容易通過試驗方法 反向獲取。即通過測拉伸強度、剪切強度、雙臂梁測試的獲取載荷與位移關系，在反向優化材料參數。 如果你閑麻煩，有些膠水的內力模型的材料參數文獻上也可以找到。 另外，這種建模方法比其他損傷建模方法，對計算資源消耗不是很大。
整個文檔框架：1.簡要介紹內聚力模型
2. 基于COMSOL 的玻璃與不銹鋼的粘結結構建模
3 調研的幾種環氧樹脂 界面內力模型的材料參數
1. 簡要介紹內聚力模型
忘記上傳附件了。。。密碼：劍指星辰的拼音：jianzhixingchen
展開 內聚力模型理論資料
主要介紹了內聚力模型的基本理論，以及幾種內聚力模型的不同形式的牽引分離定律，適用于ABAQUS中cohesive單元、cohesive接觸、擴展有限元的理論學習，并且可以在此基礎上進行二次開發，得到適用于自己所研究內容的力學模型。
《Guidelines for Applying Cohesive Models to the Damage Behavior of Engineering Materials and Structures》
Guidelines for Applying Cohesive Models to the Damage Behavior of Engineering Materials and Structures.pdf
展開 【ABAQUS建模】內聚力單元模擬復合材料分層（附cae文件）
在ABAQUS中建模復合材料的分層結構，您可以采用以下步驟：
創建幾何模型：首先，在ABAQUS中創建幾何模型，包括復合材料的幾何形狀和分層結構。您可以使用ABAQUS提供的幾何建模工具或導入外部CAD文件。
材料定義：根據您的復合材料組成，定義適當的材料模型。對于復合材料，您需要定義每個分層中使用的各向異性材料屬性，例如彈性模量、泊松比、層間剪切模量等。
創建分層網格：根據復合材料的分層結構，使用ABAQUS提供的網格劃分工具創建相應的分層網格。確保每個層級都被適當地劃分，并且層間接觸良好。
定義單元類型：根據復合材料的性質，選擇適當的單元類型。對于復合材料，常用的單元類型包括二維殼單元（例如S4R、S8R）和三維實體單元（例如C3D8）等。確保所選的單元類型適合您的分析目的和模型幾何。
定義內聚力模型：對于復合材料的分層界面，可使用ABAQUS中的內聚力模型來模擬分層的粘合特性。選擇適當的內聚力模型（例如表面內聚力模型或體積內聚力模型），并設置相關的參數，如強度、剛度和失效準則等。
施加邊界條件和加載：根據您的分析需求，在模型中定義適當的邊界條件和加載。這包括約束邊界條件、施加的載荷或位移等。確保邊界條件和加載方式與實際情況相符。
設置分析步驟和求解器選項：在ABAQUS中設置適當的分析步驟和求解器選項，以便執行所需的分析。這包括選擇合適的加載步驟、求解器類型和收斂準則等。
注意事項：
確保幾何模型的準確性，包括分層結構的幾何形狀和尺寸。
展開 求內聚力模型的Vumat
求內聚力模型的Vumat 子程序。
基于內聚力模型的FRP加固RC梁力學仿真分析
材料本構模型
3.1 混凝土塑性損傷模型
混凝土材料的單軸受力應力-應變關系由彈性段、強化段和軟化段 3 部分組成，可反映混凝土受力過程中的拉壓損傷。
3.2 鋼筋理想彈塑性模型
鋼筋的單軸受力應力-應變曲線由彈性段、屈服段2部分組成，可反映鋼筋受力過程中鋼筋屈服現象。
3.3 FRP-混凝土界面內聚力模型
FRP-混凝土界面力學行為由基于牽引-分離準則的雙線性應力-張開位移曲線表示，可反映純I型、純II型、混合型界面破壞形式
4. 仿真結果提取及分析
4.1 仿真結果準確性驗證
使用python代碼提取指定位置應力、應變、位移輸出輸出至Excel，相關資源請關注公眾號（有限元與力學）獲取。
力-跨中位移曲線
力-跨中FRP平均應變曲線
由上圖可以看出，模擬值與試驗值吻合較好，驗證了數值模擬方法的準確性。
4.2 FRP及鋼筋應力應變沿梁長分布
案例1 未加固受彎梁
受拉筋沿梁長應力分布
受拉筋沿梁長應變分布
案例2 FRP加固受彎梁
受拉筋沿梁長應力分布
受拉筋沿梁長應變分布
由上圖可看出，FRP加固受彎梁等同于提高構件配筋率。FRP加固后構件內部鋼筋承擔的力一定程度上被FRP分擔，隨著外荷載的不斷增加，FRP承擔力的比例不斷增加。
4.3 FRP與混凝土界面層應力云圖
外力22.57kN時界面層應力分布
外力69.2kN時界面層應力分布
由上圖可看出，FRP-混凝土界面層以剪切受力為主，外荷載22.57kN時界面層受力大于外荷載69.2kN時界面層受力，反映了界面層發生了損傷。
5. 結論
1）采用基于牽引-分離準則的內聚力模型可以準確模擬FRP與受彎梁之間的相互作用，FRP-混凝土界面以剪切受力為主。
展開 考慮三軸度影響的內聚力單元本構
考慮三軸度影響的內聚力單元本構
內聚力單元被廣泛應用于模擬各種斷裂行為。本文采用三軸度相關的內聚力本構模型模擬了材料的斷裂失效行為。有效三軸度參數
其中
αc為雙軸度比的臨界值
其中
三軸度相關的內聚力模型本構由三部分組成：線彈性階段，彈塑性階段及軟化階段，如下式所示。
其中
根據上述本構，編寫三軸度相關內聚力模型UMAT子程序，通過單胞計算得到的結果如圖所示。
在進行真實試件計算時，需要將相鄰實體單元的三軸度參數傳遞給內聚力單元，如圖所示。
Abaqus中具體實施時，通過UVARM子程序獲得當前實體單元的應力狀態，并計算得到對應的三軸度，然后通過公共變量實現UVARM和UMAT之間的數據交換，將實體單元的相關參數傳遞給對應的Cohesive單元。計算得到的結果如下圖所示。
展開 abaqus基于usdfld子程序的內聚力疲勞模型
基于usdfld的內聚力疲勞模型
之前在Abaqus Cohesive單元的疲勞UMAT － 技術鄰 (jishulink.com) 上介紹了通過umat子程序來編寫內聚力疲勞本構，實現裂紋疲勞擴展的方法。在實際計算中經常出現不收斂的情況，因此重新編寫了雙線性本構下的usdfld內聚力疲勞子程序。
在不考慮疲勞損傷的情況下，單一裂紋模式雙線性內聚力本構如圖所示
混合模式下的斷裂準則采用BK準則
損傷萌生和失效對應的等效張開位移分別為
和
疲勞損傷采用roe提出的損傷演化方程
考慮疲勞損傷后的內聚力本構如圖所示
這里同樣假設卸載以及法向壓縮不會累積疲勞損傷。
建立三點彎曲模型對疲勞裂紋擴展進行了模擬，計算結果如圖所示
斷裂過程
跨中載荷位移曲線
損傷演化過程
跨中底部單元的應力應變關系
更新預告：早期混凝土熱-濕-力多場耦合分析，編寫了基于水化度理論和考慮熱學參數變化的溫度場計算子程序（umatht和film）; 考慮溫度對濕度擴散系數影響的濕度場計算子程序（umatht和film）; 基于成熟度理論和雙冪徐變函數的應力場子程序（umat）。
展開 基于hypermesh零厚度內聚力單元創建3D！ ￥50
背景: 內聚力單元的使用越來越頻繁,內聚力單元也廣泛的應用于脆性材料甚至塑性材料的損傷破壞問題的有限元描述!那么如果用hm來構建內聚力單元,特別是零厚度的內聚力單元呢? 如果是用過ABAQUS的朋友可能對這個問題不屑一顧，的確ABAQUS是我目前用過在內聚力單元建立方面最好的通用前處理器軟件，特別是對于零厚度單元的構建操作極其簡易。但是畢竟并不是所有的人都用abaqus，其中很多人用慣了hm，希望能直接在hm中構建cohesive zone element， 下面就講下在hm中零厚度內聚力單元的構建方法。關鍵字： hypermesh， 零厚度內聚力單元
目標：
1.實現平板零厚度內聚力單元的構建,板子上下厚0.1m，中間插入一層零厚度單元。
2.曲面零厚度內聚力單元的構建
在如下兩者構型中中插入零厚度內聚力單元（ 1種平板結構，1種曲面體結構）
需要分如下兩步操作：
Step 1先生成含有厚度內聚力單元模型
step 2 偏置有厚度內聚力單元生成零厚度內聚力單元模型
如下（隱去另一側單元便于顯示）
下面是step by step的教程和hm的練習模型
hm的版本是2017
展開 任意單元間插入零厚度內聚力單元的新腳本
2021年第一期Abaqus復合材料培訓班開始報名
更多有關內聚力模型的內容，敬請關注2021年首期Abaqus復合材料培訓
程序試用
獲取試用版本請在“復合材料力學公眾號”后臺回復“cohesive20210322”，試用版有效期7天，單元處理數量不超過1000，僅支持六面體單元之間插入內聚力單元，Abaqus6.14或以上版本可執行。獲取正式版請在技術鄰發站內信息。試用版壓縮包中包含以下文件。
Abaqus Cohesive單元的疲勞UMAT子程序
內聚力模型通過裂紋面上的張開力與張開位移的等效關系來描述裂紋的力學行為，避免了像線彈性斷裂力學中裂紋尖端應力奇異性的問題，因此得到了廣泛應用。目前常用的內聚力模型包括雙線性模型和指數型模型，分別如圖1-圖2所示。
圖1 雙線性本構
圖2 指數型本構
常規的內聚力模型主要用來描述材料的靜力破壞行為，在此基礎上許多學者通過將疲勞損傷引入內聚力模型中來模擬材料的疲勞失效行為。Abaqus內置的內聚力模型并未考慮循環載荷下的疲勞損傷，因此需要通過編寫UMAT子程序來實現循環載荷下的疲勞內聚力模型。
Roe提出了一種不可逆的內聚力模型來模擬界面的疲勞裂紋擴展行為。單調載荷下牽引力和位移之間符合指數關系
單調載荷下的損傷增量
同時，Roe提出了一種循環載荷下的損傷演化方程，將疲勞損傷與牽引力和累積位移聯系起來。
于是總損傷可以表示為
在Roe研究的基礎上，Emilio通過UEL編寫了考慮疲勞損傷的內聚力模型，但是其只考慮了法向的疲勞損傷，同時UEL在ABAQUS中的前后處理都不太方便，因此本文在前人研究的基礎上(增加了兩個假設，1，卸載過程經過原點；2，卸載時不產生疲勞損傷)編寫了考慮內聚力模型法向和切向疲勞損傷的UMAT子程序。
通過子程序計算得到的結果如圖3-圖7所示
圖3 單向加載曲線
圖4 法向循環載荷下的響應
圖5 切向循環載荷下的響應
圖6 循環彎曲載荷下的損傷演化和裂紋擴展
圖7 循環載荷下的DCB試件裂紋擴展
展開 Abaqus Cohesive單元的疲勞UMAT子程序
內聚力模型通過裂紋面上的張開力與張開位移的等效關系來描述裂紋的力學行為，避免了像線彈性斷裂力學中裂紋尖端應力奇異性的問題，因此得到了廣泛應用。目前常用的內聚力模型包括雙線性模型和指數型模型，分別如圖1-圖2所示。
圖1 雙線性本構
圖2 指數型本構
常規的內聚力模型主要用來描述材料的靜力破壞行為，在此基礎上許多學者通過將疲勞損傷引入內聚力模型中來模擬材料的疲勞失效行為。Abaqus內置的內聚力模型并未考慮循環載荷下的疲勞損傷，因此需要通過編寫UMAT子程序來實現循環載荷下的疲勞內聚力模型。
Roe提出了一種不可逆的內聚力模型來模擬界面的疲勞裂紋擴展行為。單調載荷下牽引力和位移之間符合指數關系
單調載荷下的損傷增量
同時，Roe提出了一種循環載荷下的損傷演化方程，將疲勞損傷與牽引力和累積位移聯系起來。
于是總損傷可以表示為
在Roe研究的基礎上，Emilio通過UEL編寫了考慮疲勞損傷的內聚力模型，但是其只考慮了法向的疲勞損傷，同時UEL在ABAQUS中的前后處理都不太方便，因此本文在前人研究的基礎上(增加了兩個假設，1，卸載過程經過原點；2，卸載時不產生疲勞損傷)編寫了考慮內聚力模型法向和切向疲勞損傷的UMAT子程序。
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某SUV前擋風玻璃沖擊破壞仿真分析
基于固有內聚力模型的汽車風擋玻璃沖擊破壞仿真研究[D].華南理工大學,2018.
內聚力模型學習思路和小結
其實2016年就開始學習內聚力及abaqus了，之所以沒有寫一些比較詳細的介紹和總結，有兩個原因：第一且最重要的原因，本人是學生，博士研究生在讀，可能涉及以后畢業論文寫作和查重。出現問題非常不好，所以一直沒寫。這是非常關鍵的事。這不是隨便賣錢的事，所以一直沒有動筆，可能需要等到博士論文寫完查重再說。第二個是因為我覺得我目前不太缺錢，一人吃飽全家不餓的單身科研學生，不需要為了點錢，而大動筆墨。所以我現在就是隨心發揮，和大家交流為主。賣點小錢，是為了給自己一點點動力。
前天一位網友說 能不能寫一下cohesive的UEL。其實現在很多都是開源的代碼。我目前用的是2004年的高雁飛老師文章代碼，進行了輕微的修改。我想說的是找資源的能力也是很重要的。前幾天有個人評論說我為了十塊錢，我只想對那個人說一句，“你的十塊錢，我真沒瞧上”。我也沒有準備把別人的代碼拿來賣。如果我把別人的資源拿來賣，我敢說平臺沒有幾個人的資源，比我收集的資源好。
主要是學術交流，貼上參考的UEL寫的cohesive的代碼鏈接，我不知道符合學術規范。需要的話，私信給我，我發一下，只發十個人左右。（一個是指數型的內聚力，一個是PPR模型）。
希望大家學習，可以的話引用一下。我的文章發的很菜，所以接下來一年應該是以學業為主。偶爾發帖娛樂和交流。謝謝大家的抬愛！等我博士畢業之時，回來寫一個完整的。
關于內聚力程序編寫，我覺得只要你會了我推薦的兩本書（一本內聚力簡介，一本有限元理論）對于覺得我推薦的覺得垃圾的，我覺得你不要在我眼前晃，你愛誰誰。
展開 Abaqus利用內聚力模型（cohesive zone）模擬裂紋擴展仿真案例講解
Abaqus利用內聚力模型（cohesive zone）模擬裂紋擴展仿真案例講解
輕骨料混凝土細觀損傷演化分析
本文生成的隨機多邊形輕骨料混凝土模型如圖1所示：
圖1 隨機多邊形輕骨料混凝土模型
2.1.2 批量插入內聚力單元的方法
本文采用內聚力模型，通過在裂紋的潛在區域嵌入零厚度內聚力單元來模擬裂縫的產生，對輕骨料混凝土細觀模型進行精細的網格劃分，生成inp文件，采用 Python 語言，通過開發相應的程序來對生成的inp文件進行處理，以便迅速有效的在界面過渡區、砂漿內部和輕骨料內部區域均嵌入內聚力單元。
圖2為輕骨料混凝土細觀模型中嵌入內聚力單元后的有限元網格，基礎單元總數為15936個，內聚力單元總數量為23704個。圖2（a）紅色的單元為輕骨料混凝土內聚力單元，單元數量為6885個，藍色區域為輕骨料單元，單元數量為5313個。圖2（b）紅色的單元為骨料-砂漿界面過渡區內聚力單元，單元數量為2169個。圖2（c）紅色單元為砂漿內聚力單元，單元數量為14650個。
(a)輕骨料混凝土骨料內聚力單元 (b)界面過渡區內聚力單元 (c)砂漿內聚力單元
圖2 輕骨料混凝土細觀模型中內聚力單元示意圖
2.1.3 輕骨料混凝土細觀模型的建立
采用1.5mm的單元尺寸網格對生成的多邊形輕骨料混凝土模型進行單元劃分，同時在輕骨料混凝土模型的全局區域內嵌入內聚力單元，這樣將會形成足夠精細的裂紋擴展區，使得輕骨料混凝土的裂紋擴展與真實混凝土裂紋擴展更加類似，由于內聚力單元非線性的損傷演化，為提高輕骨料混凝土細觀模型分析的收斂性，采用Abaqus動力顯式模塊進行準靜態分析，且加載過程中采用速度平滑加載來實現準靜態加載過程。
輕骨料混凝土細觀模型尺寸為100mm×300mm，輕骨料混凝土細觀數值模型單軸受壓如圖3所示。
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