內聚力單元的案例
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 ABAQUS讀懂用戶手冊系列—修煉Cohesive內功：內聚力單元/接觸基礎知識點
<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
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 任意單元間插入零厚度內聚力單元的新腳本
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 
Abaqus批量插入內聚力單元插件源碼分享
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
展開 abaqus 2020 熱力耦合內聚力單元初探
最近嘗試了一下abaqus 2020 熱力耦合內聚力單元，給的是零厚度。但是，好像和我自己編的子程序存在差異，用零厚度熱力耦合內聚力單元（coh2d4T）結果也不是很合理，不知道是什么原因。沒有看到相應幫助文檔。好像不對稱，邊界是對稱的，挺奇怪的。模型中間是零厚度的內聚力。
我的子程序結果
具體的內聚力傳熱可以看看我們的文章：
Analysis of delamination and heat conductivity of epoxy
impregnated pancake coils using a cohesive zone model
展開 【CAE案例】熱裂紋仿真：引入內聚力單元以及應用前景
作為一個例子，當溫度為1400°C時的內聚力法則的參數k0=10-5，σc=22Mpa，δc=0.04mm
內聚力法（通過對試驗的調整來確定）允許在有裂紋和非無裂紋試樣之間有一個明顯的分界。
05 結論
本研究通過對熱裂紋產生原因的分析，在SPAR項目框架內展開宏觀建模，并使用通用結構仿真軟件中的熱力學計算進行測試，最后引入內聚力單元以更深一步對熱裂紋進行分析和研究。
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展開 一直特別好奇為什么有人寫UMAT的內聚力單元
個人覺得內聚力單元是一類特殊的單元，其形函數和求的位移量并不匹配。為什么有人寫UMAT的內聚力單元還能成功？是我理解的局限還是有人亂來？算了，以后再說，目前也不感興趣了
LS-DYNA有厚度/零厚度內聚力單元建模案例（共節點法） ￥9.9
本案例為有厚度/零厚度內聚力單元建模示范，操作軟件為LS-DYNA自帶的前處理器Ls-Prepost。
效果如下圖所示：
無厚度
有厚度
付費內容為：
操作過程PDF文件
步驟詳細，演示形式為靜態圖片與動態圖片；給出了詳細的內聚力單元層的材料參數及出處。
2. 對應的K文件及計算結果
展開 自研批量生成0厚度內聚力單元插件 ￥400
該插件基于python語言批量生成內聚力單元，使用該插件需要配置python語言環境。使用者可隨時反饋使用過程中遇到的任何問題，發送至郵箱shenz1hao@126.com，承諾修正一切問題。
插件功能具體包含：
（1）三種插入方式：兩種材料內部+邊界、僅邊界、邊界+一種材料內部
（2）任意單元形式：三角形單元、四邊形單元、六面形單元、楔形單元、四面體單元以及這些單元之間的任意組合
（3）單元數量及INP生成方式無限制
結構膠內聚力單元（cohesive element）本構在ABAQUS和LS-DYNA中的應用 ￥5.99
本文以一簡單的膠粘兩塊板的模型說明內聚力單元在ABAQUS和LS-DYNA軟件中的應用。
ABAQUS采用的隱式計算，在顯式計算中的設置與隱式計算的設置相同，LS-DYNA采用的顯式計算，由于給的時間較短，可以看出板有明顯的抖動，僅供交流學習，感興趣的可以下載后邊的.inp和.k文件
答復：為什么有人寫為什么有人寫酷似內聚力單元的UMAT還成功了
上一篇帖子討論了為什么有人寫酷似內聚力單元的UMAT，還有人說與UEL對比一致。我大體明白了，等有時間發個PPT配帶視頻說明一下為什么能成功，其中的優缺點是什么。
基于LS-DYNA的復合材料內聚力失效仿真（雙臂梁，隱式求解） ￥100
以DCB復合材料雙懸臂梁實驗為研究對象，基于LS-DYNA隱式算法+內聚力單元（MAT138），給出了完整的k文件！
裂紋尖端的應力云圖
內聚界面的損傷演化
求解設置：
內聚力單元采用了mat138
復合材料體系和幾何特征為：
AS4/PEEK carbon fiber reinforced composite was simulated and compared with available beam
theory solutions. The specimen length, L, is given in Fig. 6 and 20.0 mm wide with two, 2h, 1.55
mm-thick arms, the latter providing a mode mixity of G II /G T = 43% for the FRMM models. The
initial delamination length is a 0 = 35 mm. The material properties of the AS4/PEEK specimen are
as follows: E 11 = 120 GPa, E 22 = E 33 = 11 GPa, ν 12 = ν 13 = 0.32, ν 23 = 0.45, G 12 = G 13 = 5.5 GPa,and G 23 = 3.7 GPa. The properties of the interface are given in Table 3.
展開 基于內聚力模型的FRP加固RC梁力學仿真分析
：混凝土采用C3D8R單元，鋼筋采用T3D2單元
4）FRP及粘結單元生成：輸出當前inp文件，打開plate.py文件按使用說明運行（獲取方式：微信公眾號 有限元與力學），FRP采用S4R單元模擬，粘結單元采用基于牽引-分離準則的內聚力模型COH3D8單元模擬
plate文件使用說明（操作視頻請轉至公眾號 有限元與力學）
使用目的：
對混凝土表面施加FRP加固
使用方法：
1）使用beam_analysis插件生成梁構件
2）對梁構件粘貼FRP區域進行幾何刨分，并設置該區域為Set-1
3）運行plate.py文件，以plate('Un-RS1')為例，生成Un-RS1__New_inp文件夾
4）修改Un-RS1—2.inp第二行第一個節點標簽，并在inp文件全部替換，保存
5）將Un-RS1—2.inp全部內容復制到Un-RS1—1.inp后
6）導入Abaqus
3.
展開 輕骨料混凝土細觀損傷演化分析
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。
圖3 輕骨料混凝土細觀數值模型單軸受壓示意圖
2.2 輕骨料混凝土細觀組分本構關系
砂漿與骨料之間的界面過渡區（ITZ）、輕骨料內界面和砂漿內界面（MII）均采用內聚力單元模擬，內聚力模型采用了適用于模擬裂縫的牽引力-分離本構關系，本文采用的是沒有幾何厚度的內聚力單元，因此在進行數值分析時，需要假設一個初始厚度，在ABAQUS軟件中默認零厚度內聚力單元的初始厚度為1。由于開裂位移很難測定，本文通過斷裂能參數 來表示位移參數，斷裂能與開裂位移的關系如下：
2.3 輕骨料混凝土單軸受壓數值模擬
輕骨料混凝土受壓模擬破壞結果如圖4所示，本文模擬得到的輕骨料混凝土應力應變曲線與王振宇等人開展的輕骨料混凝土試驗結果進行對比，如圖5所示。
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