分層損傷
關注創建者：Kliu-CSU 創建時間：2020-04-14
分層損傷的視頻教程
復合材料cohesive粘結層損傷（分層損傷）面積計算插件和使用示例
應用python二次開發，實現復合材料分層損傷面積的計算，在復合材料層合板宏觀力學分析中，層間分層是一種常見的損傷形式，分層損傷形貌復雜多樣，很難直接統計出其損傷面積的大小，如果采用損傷單元的統計進行計算面積則非常耗時，該插件利用計算機圖形學直接獲取損傷面積，計算效率相對較高。【自己碼的插件，提高分析效率的，有更好的技術和想法，望分享】
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基于ls-dyna的復合材料分層損傷的數值分析
0 基于LS-DYNA的復合材料分成失效數值仿真導論 1 采用內聚力單元方法描述復合材料的分層損傷 1.1內聚力單元的構建（以ANSYS和LSPP 兩種方法為例） 1.2內聚力單元的基本理論 1.2LS-dyna中內聚力材料模型和參數意義 1.2基于隱式方法的DCB案例 相應的APDL模型構建文件和k文件 1.1章 APDL_DCB_SOLID_ANSYS.marc
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考慮分層失效的三維RVE模型的建立與分析
PBC PLUS插件可以實現easyPBC插件不能實現的，可以建立如下情況的PBC: (1) 多個part的周期性邊界條件，可以使用cohesive接觸描述分層損傷。 (2) 多個part，含非零厚度單元的周期性邊界條件，使用cohesive單元描述分層損傷。 (3) 單個part，含零厚度cohesive單元的周期性邊界條件，使用零厚度cohesive單元描述分層損傷。
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分層損傷的實例教程
在外載荷或其它如沖擊、溫度等外部因素作用下，往往會由于層間剪應力或層間拉應力超過其強度而引起層間脫粘破壞，即分層。分層是制約這類復合材料進一步廣泛應用的主要因素，因此層合復合材料分層問題得到材料和力學界的重視。為探究ANSYS LS-DYNA在復合材料界面分層損傷方面的應用，本文利用LS-PrePost建立了雙懸臂梁（Double Cantilever Beam，DCB）模型，以cohesive單元模擬界面，進行了復合材料分層損傷的仿真分析。
2 有限元分析
幾何模型如下圖所示，通過在上、下兩個懸臂梁之間的中面層布置Cohesive內聚力單元，從而對分層擴展進行預測，本模型設置層間單元厚度為0.05；將層合板左端固支（固定全部自由度），在另一自由端施加兩個沿厚度方向且方向相反、大小相等的速度位移。為建立預制裂紋，創建有限元模型后將該處單元進行提前刪除。
a/mm
h/mm
b/mm
w/mm
v/(mm/ms)
200
10.05
50
15
1
為方便施加邊界條件，首先建立相關的節點集合，包括模型固支端的節點集合，自由端上下表面線段上的節點集合。根據不同模型的不同部位賦予單元不同的材料屬性。
展開 ABAQUS后處理之提取損傷面積（ABAQUS+Photoshop聯合使用）
為了定量描述損傷程度，提取載荷造成的損傷面積變得尤為重要，下面介紹損傷面積的提取方法。
1. 去除單元網格，以及邊緣
2. 突出顯示損傷區域，建立損傷與未損區域色差
3. 導出圖片
常會因受到外來物撞擊而產生損傷。當撞擊能量低于某個水平時，雖然目視不能覺察到損傷，這種損傷可能導致強度顯著降低。復合材料結構在使用過程中，可能會因受到撞擊而產生各式各樣的損傷，可分為硬物體撞擊和軟物體撞擊損傷。
硬物體的撞擊往往是引起復合材料的局部損傷，可能導致復合材料強度明顯下降，甚至在短時間的疲勞過程中發生疲勞破壞。飛機起飛和著陸滑跑時跑道上的石子以及空中飛行時遇到冰雹，都可能使復合材料構件產生撞擊損傷；另外，在制造和維護過程中，不正確的維護行為，例如跌落工具的撞擊等也會使復合材料構件產生撞擊損傷。
軟物體的撞擊主要是指飛鳥的撞擊。這種撞擊有時直接造成結構破壞，有時只引起局部損傷。主要取決于撞擊物的質量、材料、撞擊速度、幾何形狀和撞擊時的偏斜角度。
2.3復合材料層間分層損傷
在面內軸向載荷作用下，沿著復合材料構件邊緣會產生層間應力或壓應力（垂直層合板平面方向）。如果外載荷（靜載荷）引起的層間應力是拉應力，并且超過了材料的層間強度，那么自由邊緣處將會產生分層。應當指出，當交變應力水平低于開始分層的靜應力水平時，在疲勞壽命初期也可能產生分層。
復合材料層合板的鋪層順序將決定在自由邊緣處產生的層間法向應力是拉應力還是壓應力。例如，[30/90]s層合板在拉伸載荷作用下，自由邊緣處產生的層間法向應力是拉應力，而在壓縮載荷作用下所產生的是壓應力，所以，[30/90]s層合板在拉伸載荷作用下，將產生廣泛的分層損傷，而在壓縮載荷作用下，不會產生如此嚴重的分層損傷。原因是它在壓縮載荷作用下，自由邊緣處的層間法向應力是壓應力。[90/30]s層合板在壓縮載荷作用下，自由邊緣處產生層間拉應力，所以它在壓縮載荷下產生分層損傷。另外，還應指出，兩個90°鋪層粘貼在一起，易在自由邊緣處引起分層損傷。
展開 12、基于LS-DYNA的復合材料分層損傷仿真
作者：
mech
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1810502
近年來，纖維增強復合材料因具有一系列優點而廣泛應用于航空航天、汽車、船舶等各行各業之中。然而作為多相材料，其失效條件及模式往往很難確定。以復合材料層合板為例，這類結構層間性能取決于基體性能，因此層間材料性能很低，僅為纖維方向的幾十分之一。在外載荷或其它如沖擊、溫度等外部因素作用下，往往會由于層間剪應力或層間拉應力超過其強度而引起層間脫粘破壞，即分層。分層是制約這類復合材料進一步廣泛應用的主要因素，因此層合復合材料分層問題得到材料和力學界的重視。為探究ANSYS LS-DYNA在復合材料界面分層損傷方面的應用，本文利用LS-PrePost建立了雙懸臂梁（Double Cantilever Beam，DCB）模型，以cohesive單元模擬界面，進行了復合材料分層損傷的仿真分析。
13、不同材料的螺紋扭矩評估
作者：
楊曉木
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1810973
標準材料的螺紋扭矩，通常都有對應的標準定義。 對于較為特殊的材料的螺紋，其螺距究竟該如何評估定義呢？
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展開 ANSYS采用界面單元用于復合材料分層模擬時，如何判斷損傷起始和完全分離
。官網案例也沒有給出說明，缺乏相應的理論說明。
分層損傷的相關專題、標簽、搜索
分層損傷的最新內容
采用線性剛度退化形式定義材料的等效應力和損傷變量，如下圖所示，關于等效應力應變的損傷演化方式如下：
復合材料損傷演化
利用Cohesive單元模擬復合材料分層損傷，采用二次應力準則作為損傷初始判據和混合能量演化B-K準則作為損傷演化準則。使用ABAQUS的VUMAT接口完成復合材料本構模型的編寫。
研究揭示了鋼覆層與復合材料芯層的協同耗能機制，量化了防撞裝置對碰撞沖擊力的衰減效果，明確了結構塑性變形、復合材料分層破壞等損傷模式的空間分布特征。研究成果為評估防撞裝置防護效能、優化結構設計參數提供了理論依據。
復合材料分析：可以模擬復合材料中的分層和脫粘等損傷現象。
生物力學分析：可以模擬骨骼和軟組織中的裂紋擴展和損傷愈合等過程。
三、Abaqus 中疲勞分析與 XFEM 的結合
將 Abaqus 中的疲勞分析和 XFEM 結合起來，可以更準確地預測結構在疲勞載荷下的壽命。
ANSYS采用界面單元用于復合材料分層模擬時，如何判斷損傷起始和完全分離
。官網案例也沒有給出說明，缺乏相應的理論說明。
斷裂力學與損傷分析
3.1.基于虛裂紋閉合技術(VCCT)的分層擴展模擬（實例）
3.2.基于 cohesive 單元的分層/界面損傷擴展模擬（實例）
4.
Abaqus復材，線上直播，提供案例，回放視頻，群答疑
1、復合材料層合結構熱-力耦合算例（實例）
2、.基于XFEM方法的裂紋擴展模擬(實例）
3、VCCT方法入門（實例）
4、Cohesive方法入門（實例）
5、基于虛裂紋閉合技術(VCCT)的分層擴展模擬（實例）
6、基于cohesive單元的分層/界面損傷擴展模擬（實例）
7、復合材料加筋板的壓潰分析（實例）
產品設計要點
滑移材料應采用無孔材料，厚度應不小于5mm，嵌入深度應不小于厚度的1/2，外露厚度應不小于2mm，在檢測及使用過程中嚴禁在滑移材料表面涂油和油脂；不允許出現脫皮、裂紋、分層或其他損傷破壞的現象。采用聚四氟乙烯滑移材料時，背面需經表面活化處理后，鑲嵌并粘結在下封板中；采用改性超高分子量聚乙烯滑移材料時，滑移材料應嵌固在下封板中。必要時兩種材料均可采用機械方式固定。
實例操作:
1.復合材料層結構的三種常用建模方法、靜力分析中強度準則和損傷判據的引入、數據輸入與輸出
2.層合結構的熱-力耦合分析
3.基于虛裂紋閉合技術(VCCT)的分層擴展模擬
4.基于cohesive單元的分層/界面損傷擴展模擬
5.基于XFEM方法的裂紋擴展模擬
6.復合材料加筋板的壓潰分析
7.面內剪切載荷作用下的加筋板的承載能力預測
8.復合材料加筋板剪切失效模擬
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圖2 牽引力-牽引位移示意圖
在損傷前，應力與應變滿足如下關系:ABAQUSlass="p1">
公式中，上標0單元分層損傷起始位移
圖2 牽引力-牽引位移示意圖
在損傷前，應力與應變滿足如下關系:ABAQUSlass="p1">
公式中，上標0單元分層損傷起始位移，f代表最終開裂位移，max代表加載過程中最大位移，并且滿足損傷不可逆性。
損傷起始準則用于判斷材料是否開始損傷。常見的損傷判據如下表。
當材料開始滿足損傷起始準則之后，表現出整體剛度退化的現象。
