內聚力單元
關注創建者：Arcane貢丸 創建時間：2019-03-11
內聚力單元的視頻教程
用Hypermesh 快速給任意復雜結構界面添加零厚度內聚力單元(含2D和3D)
內聚力單元算法比較成熟，Abaqus和Ls-Dyna等仿真中都支持，可避免單元刪除二實現斷裂、失效分析，維持結構的質量守恒。目前abaqus可以直接生成界面內聚力單元，但是需要有幾何信息才行，也就是在abaqus里面做網格，而abaqus的網格功能不如專業的前處理軟件，其內聚力單元生成實用性不高。
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帶有零厚度內聚力單元的網格模型添加周期性邊界條件
帶有零厚度內聚力單元的網格模型添加周期性邊界條件，通過PBC插件實現。 一般來說，市面上所有的插件是無法給有零厚度內聚力單元的模型添加周期性邊界條件的，因為周期性邊界條件的周期節點識別是通過坐標平移后容差實現配對的，零厚度內聚力單元如果在周期性網格的表面上，那么插件的容差無論調整多小，軟件都無法區分內聚力單元上重合的節點，導致邊界條件添加失敗或添加上錯誤的邊界條件。
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內聚力單元的實例教程
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 <p>Cohesive作為ABAQUS中常用的粘結技術，無論在模擬粘結界面（例如新舊混凝土疊合面、復合材料粘結界面）或是全局粘結單元（例如模擬細觀混凝土開裂）具有較廣泛的應用。今天喵星人從官方的用戶手冊中選取了幾個Cohesive基礎而又關鍵的知識點，幫助大家修煉Cohesive內功。</p><p class="ql-align-center"><strong>01</strong>內聚力單元/接觸區別</p><p>對于內聚力單元/接觸的相同之處，用戶手冊指出：</p><p>The formulae and laws that govern cohesive constitutive behavior are very similar for cohesive contact and cohesive elements. The similarities extend to the linear elastic traction-separation model, damage initiation criteria, and damage evolution laws.</p><p><strong>喵星人翻譯：</strong></p><p>控制內聚本構行為的公式和法則在內聚力接觸與內聚力單元中極為相似。包括適用于線性彈性牽引-分離模型、損傷起始準則以及損傷演化法則。</p><p>可見，內聚力接觸與內聚力單元的本構模型基本相同，在ABAQUS中的操作差異在于內聚力單元需要在材料的屬性中輸入，內聚力接觸則是在相互作用的接觸中輸入。
展開 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 腳本使用方法
（1）首先創建一個要插入內聚力的零件，劃分網格
（2）將該零件添加至裝配中（此步驟不能遺漏）
（3）寫出inp文件：創建計算任務名，例如Job-1，則在本地寫出Job-1.inp
（4）為了防止再被各種盜版，該腳本添加了license和時間、單元數量限制，運行之前需要將名為license.key的許可證復制到abaqus當前工作中。
（5）在Abaqus中運行腳本，會提示輸入inp文件名，如下圖所示。待處理的inp文件須放入工作目錄下。
程序執行完成以后，會在本地生成名為“cohesive.inp”的文件，里面是單元和節點信息。并且將原始網格單元和新生成的內聚力單元分別創建了單元集合，方便賦予屬性。
同時為了方便賦予屬性，程序自動將inp導入到了Abaqus CAE中，并創建了新的model、part和單元集。
零厚度內聚力單元生成后，就可以建立完整的有限元模型去做隨機裂紋擴展分析了，下面是一個脆性材料開裂的案例。
展開 之前在Simwe論壇上分享過一個Abaqus中批量插入內聚力單元的插件http://forum.simwe.com/thread-1287781-1-1.html，這里把當時的源碼分享給大家，功能比較單一，有需要的可以下載下來自行修改及使用。
插入內聚力單元的效果
注意：目前只支持實體的六面體單元，生成的Cohesive單元為零厚度。下載的插件解壓后放到abaqus工作文件夾的abaqus_plugins文件夾中，重啟abaqus就能在工具欄plugins下面看到Cohesive按鈕。
這個插件的運行速度還算比較快，像包含256000個單元的球體，生成COHESIVE單元只需要60幾秒。幾萬個單元的話，幾秒中就能生成完畢。
V3.2.rar
Insert_Coh.zip
有關于Abaqus、LS-DYNA等子程序開發，復合材料仿真的問題可以聯系QQ1653004885或者關注CAE320公眾號
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</p><p>此外，對于同樣廣泛應用的粘膠連接，將系統講解內聚力單元（Cohesive Element）的建模方法，并結合具體連接場景，說明如何合理選擇相應的Section和Material參數，以提升仿真精度與穩定性。
模型框架</strong></p><p class="ql-align-justify"> 插件采用切分發創建層內和層間模型，層間界面使用有限厚度（0.001 mm）內聚力單元進行建模。根據文獻結果，界面模型的選擇從加載初期即顯著影響位移和接觸時間，零厚度模型會因忽略界面實際厚度而低估最大位移，有限厚度模型則更能準確復現實驗響應。
</p><p><strong>喵星人翻譯：</strong></p><p>控制內聚本構行為的公式和法則在內聚力接觸與內聚力單元中極為相似。包括適用于線性彈性牽引-分離模型、損傷起始準則以及損傷演化法則。</p><p>可見，內聚力接觸與內聚力單元的本構模型基本相同，在ABAQUS中的操作差異在于內聚力單元需要在材料的屬性中輸入，內聚力接觸則是在相互作用的接觸中輸入。
[圖片]
建立漸進損傷本構模型
建立纖維增強復合材料三維有限元模型，采用實體單元和內聚力cohesive單元分布模擬復合材料層內和層間損傷。
Abaqus纖維復合材料三點彎曲力學仿真模型!內插0厚度cohesive單元以模擬分層
模擬過程采用puck子程序，有錄制整個建模操作視頻，可贈送復合材料層合板快速建模插件!
cae，inp文件及ODB文件，操作視頻（注意：不含PUCK子程序
<figure style="text-align: center;" class="ql-align-center"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202505/attachment/bac005127e9e4c4fafa6a0ac4883fc5b.png
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Abaqus纖維復合材料三點彎曲力學仿真模型!內插0厚度cohesive單元以模擬分層
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模擬過程采用puck子程序，有錄制整個建模操作視頻，可贈送復合材料層合板快速建模插件!
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<p>關于abaqus里cohesive單元損傷演化階段，我們可設定關于位移的線性、指數、自定義表格演化以及關于能量的線性、指數演化，其中線性與指數演化關系明確，abaqus幫助文檔中也有說明，但關于損傷D-位移E表格演化并沒有相應的幫助文檔，有時我們需要根據實驗數據確定這段演化關系，下面我將和大家分享如何確定損傷D與位移E的關系。</p><p><br></p><p><br></p><p><br><
對線性或非線性響應的任何可能的疊層配置進行應力分析
可能與溫度相關的材料屬性
選擇最適合您應用的元件，包括殼、實心殼和實心（連續）元件
多種復合材料失效標準可供選擇，包括最大應力、最大應變、希爾、霍夫曼、蔡武、哈希、帕克、哈希膠帶或哈希織物
復合材料的漸進式失效分析，以分析材料完全降解后的結構行為
用于抗裂紋生長和裂紋擴展研究的虛擬裂紋閉合技術
使用內聚力模型法界面單元來進行分層模擬分析
