雙懸臂梁的案例
NX復(fù)合材料 雙懸臂梁分層破壞
雙懸臂梁分層破壞
(Delamination Analysis of Double Cantilever Beam)
以一個(gè)雙臂梁為例，介紹了NX復(fù)合材料的分層破壞分析。
此教程較為詳細(xì)的介紹了分層破壞建模分析的具體步驟，最后得到相應(yīng)三維顯示圖例及相關(guān)量曲線圖。
模型介紹：
雙懸臂梁分層破壞幾何模型：
粘結(jié)層長(zhǎng)，初始裂紋長(zhǎng)，整個(gè)雙懸臂梁高，寬。雙懸臂梁左側(cè)為固定端，雙懸臂梁右端上下邊在的時(shí)候預(yù)加點(diǎn)載荷（位移）。140mm10mm2.0322 4.064mm?? 25 .5mm1s 1mm
雙懸臂梁分層破壞模擬(分步教程).pdf
清晰操作視頻：百度網(wǎng)盤：
http://pan.baidu.com/s/1o8D6n1o
展開 雙懸臂梁層間損傷分析(DCB)
原始文件：無
分析類型：非線性靜力學(xué)（層間裂紋擴(kuò)展）
3D模型：粘結(jié)層長(zhǎng)140mm，初始裂紋長(zhǎng)10mm，整個(gè)雙懸臂梁高2.032X2=4.064mm，寬25.5 mm。
雙懸臂梁左側(cè)為固定端，雙懸臂梁右端上下邊在1s 的時(shí)候預(yù)加點(diǎn)載荷（位移）1mm
算例概述：
本算例為一個(gè)完整的層間損傷仿真算例：首先利用NX建立3D實(shí)體結(jié)構(gòu)(兩個(gè)相鄰實(shí)體)，在FEM里面首先連接兩個(gè)方塊，之后劃分網(wǎng)格利用基于鋪層的方法建模并拉伸成3D實(shí)體，刪除粘接層以定義初始裂紋，創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)及1D剛性連接以方便加載集中力，求解輸出集中反力。
步驟：
1、CAD模型 (Modeling)：
2. 創(chuàng)建FEM & SIM 文件 (Advanced Simulation):
3. 網(wǎng)格劃分 (Meshing)：
4. 復(fù)合材料性質(zhì)定義(Define laminate property with Ply based method)
5. 創(chuàng)建1D連接以方便后續(xù)定義集中力
6. 邊界條件(Boundary Condition)：
7. 載荷(Loading)：
8. 求解設(shè)置：
9. 后處理
模擬結(jié)構(gòu)形變過程(Animate Displacement-Nodal)
利用Post processing下面的Create Graph創(chuàng)建力位移曲線
百度網(wǎng)盤：http://pan.baidu.com/s/1nvhE7UT
優(yōu)酷：http://v.youku.com/v_show/id_XMTU2NjU0MTgxNg==.html
附件包含了詳細(xì)教程及所需要的幾何零件
雙懸臂梁分層破壞模擬(分步教程).pdf
詳細(xì)教程.zip
展開 雙懸臂梁斷裂分析（interface delamination） ￥14.9
案例描述：通過在雙懸臂梁的兩個(gè)部件上施加位移，進(jìn)行斷裂分析，梁長(zhǎng)度為100mm，初始裂紋長(zhǎng)度為30mm，一端施加兩個(gè)垂直位移，一個(gè)正位移和一個(gè)負(fù)位移，另一端固定約束。
雙懸臂梁斷裂分析（Pre-Meshed Crack） ￥14.9
案例描述：雙懸臂梁中間位置的裂紋分析，然后使用工具計(jì)算斷裂參數(shù)（能量釋放率），使用裂紋閉合技術(shù)（VCCT）對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜態(tài)分析
雙懸臂梁斷裂分析（contact debonding） ￥14.9
案例描述：通過在雙懸臂梁的兩個(gè)部件上施加位移，進(jìn)行斷裂分析，梁長(zhǎng)度為100mm，初始裂紋長(zhǎng)度為30mm，一端施加兩個(gè)垂直位移，一個(gè)正位移和一個(gè)負(fù)位移，另一端固定約束。
開口DCB雙懸臂梁脫粘模型文件 ￥2
B站開口DCB雙懸臂梁脫粘
cohesive單元分層開膠斷裂模擬-雙懸臂梁剝離DCB（三維模型） ￥2
cohesive單元分層開膠斷裂模擬-雙懸臂梁剝離DCB（三維模型）
影響塑料材料損耗模量等測(cè)試結(jié)果的因素終于找到了！！！
影響因子選擇
選取以下影響因子進(jìn)行研究：
1）夾具
2）樣品：樣品尺寸、前處理
3）測(cè)試參數(shù)：測(cè)試模式、升溫速率、振幅、頻率
塑料樣品一般便于制成條狀樣品，一般條狀樹脂類的樣品會(huì)選擇雙懸臂或三點(diǎn)彎曲夾具進(jìn)行測(cè)試，為了便于對(duì)比，本案例僅選取條狀樣品，夾具僅比對(duì)三點(diǎn)彎曲和雙懸臂梁。
1）研究夾具影響時(shí)選取的是PS、SAN材料；
2）研究升溫速率、振幅、頻率影響時(shí)選取的是PS材料；
3）研究樣品尺寸影響時(shí)選取的是ABS材料；
4）研究前處理影響因素的時(shí)候選取的是PA66材料；
5）研究測(cè)試模式影響時(shí)選取的是SAN材料。
除了研究夾具的影響時(shí)選取兩種夾具，其他時(shí)候選擇的是雙懸臂梁夾具；除了研究測(cè)試模式的時(shí)候選取的是溫度斜坡和溫度掃描兩種模式，其他時(shí)候選擇的是溫度斜坡模式，研究尺寸影響時(shí)選取的是三點(diǎn)彎曲和拉伸樣條，其他時(shí)候選取的三點(diǎn)彎曲樣條。
影響因素分析
2.1 夾具的影響
圖1和圖2結(jié)果表明雙懸臂梁測(cè)試曲線正常，而三點(diǎn)彎曲測(cè)試曲線在接近玻璃化轉(zhuǎn)變的時(shí)候出現(xiàn)階躍式的變化，這對(duì)于分析玻璃化轉(zhuǎn)變和整個(gè)高溫區(qū)的損耗因子和模量變化是不利的。因此ISO彎曲樣條—未填充體系適合雙懸臂梁測(cè)試，不適合三點(diǎn)彎曲夾具。將測(cè)試完的樣品取出的時(shí)候發(fā)現(xiàn)三點(diǎn)彎曲的樣品已經(jīng)發(fā)生明顯的變形，根據(jù)夾具因子也可以看出同樣的尺寸的樣品三點(diǎn)彎曲樣品的夾具因子值更大，這也說明為什么三點(diǎn)彎曲樣品變形嚴(yán)重。
圖1 PS材料雙懸臂梁、三點(diǎn)彎曲夾具測(cè)試結(jié)果
圖2 SAN材料雙懸臂梁、三點(diǎn)彎曲夾具測(cè)試結(jié)果
2.2 樣品尺寸影響
圖3是ABS拉伸樣條和彎曲樣條的測(cè)試結(jié)果，可以看出不通樣條的測(cè)試曲線都正常，只是彎曲樣條的損耗因子峰值略大大。彎曲樣條的寬度比拉伸樣條窄，厚度一致，這個(gè)可能是因?yàn)檫x取的樣品尺寸差別不大，測(cè)試結(jié)果差別不大。
展開 壓電雙晶體驅(qū)動(dòng)懸臂梁變形的abaqus數(shù)值模擬 ￥2
問題描述：聚乙烯懸臂梁，左端固定，右端自由，懸臂梁的上、下兩個(gè)表面固定兩個(gè)PZT-4壓電體，在這兩個(gè)壓電體上輸入電載荷驅(qū)動(dòng)懸臂梁變形。
文獻(xiàn)Haojiang Ding, Jian Liang： The fundamental solutions for transversely isotropic piezoelectricity and boundary element method給出了材料參數(shù)。極化方向?yàn)?方向，具體材料參數(shù)如下。
這些壓電材料的材料參數(shù)該如何輸入呢？我們知道壓電方程為
用Abaqus中的參數(shù)表示為
通過對(duì)比可以得到它們之間的關(guān)系，比如
其他就不在列舉。
最終計(jì)算結(jié)果如下
展開 GHSC電偶腐蝕試驗(yàn)方法介紹
GHSC電偶腐蝕試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)
NACE TM0177-2005
A：標(biāo)準(zhǔn)拉伸試驗(yàn)
B：標(biāo)準(zhǔn)彎梁試驗(yàn)
C：標(biāo)準(zhǔn)C形環(huán)試驗(yàn)
D：標(biāo)準(zhǔn)雙懸臂梁(DCB)試驗(yàn)
GHSC電偶腐蝕試驗(yàn)試樣要求
B法標(biāo)準(zhǔn)彎曲：美標(biāo)（三點(diǎn)彎）：67.3mm*4.57mm*1.52mm
國(guó)標(biāo)（兩點(diǎn)）：寬15-25mm，長(zhǎng)110mm-255mm，大加載應(yīng)力（200MPa以 上）試樣，厚度要求0.8-1.8mm，
C法-C形環(huán)：美標(biāo)：外徑≥15.9mm 國(guó)標(biāo)：外徑≥15mm具體參照?qǐng)D紙，
D法-標(biāo)準(zhǔn)雙懸臂梁：中美標(biāo)：110mm*30mm*10mm，
四點(diǎn)彎曲法：長(zhǎng)110mm-250mm，寬15mm-50mm，厚度客供。
展開 [重磅消息]君莫老師《ABAQUS復(fù)合材料高級(jí)分析線下培訓(xùn)》開課啦！ 名額有限，先到先得！
VCCT技術(shù)
13.使用
Abaqus/Explicit模擬層壓板沖擊
內(nèi)容：
(1)內(nèi)聚力本構(gòu)模型的介紹
(2)cohesive單元建模（二維、三維）
(3)Surface-based cohesive粘接面的使用方法（Standard、Explicit）
(4)VCCT虛擬裂紋閉合方法介紹
(5)VCCT使用方法（Standard、Explicit）
(6)小球沖擊復(fù)合材料層壓板建模（殼單元）
(7)小球沖擊復(fù)合材料層壓板建模（連續(xù)殼單元）
(8)小球沖擊復(fù)合材料層壓板建模（實(shí)體單元+VUMAT子程序）
練習(xí)：
(1)DCB雙懸臂梁模型cohesive單元建模
(2)DCB雙懸臂梁模型cohesive粘接面建模
DCB雙懸臂梁模型VCCT建模
第三天上午
14.Abaqus復(fù)合材料 UVARM自定義輸出變量子程序及應(yīng)用
Abaqus 復(fù)合材料USDFLD/VUSDFLD自定義場(chǎng)變量子程序開發(fā)及應(yīng)用
內(nèi)容：
(1)講述使用FORTRAN 語言編寫UVARM子程序的方法。
展開 
基于Cohesive方法的斷裂仿真
專題內(nèi)容
基于Cohesive方法的斷裂仿真專題共分五章內(nèi)容，分別是：
3.1 專題簡(jiǎn)介
3.2 Cohesvie相關(guān)PPT講解：Cohesive單元&Cohesive接觸
3.3 Cohesive方法相關(guān)的版本更新
3.4 Cohesive嵌入方法和POLARIS_InsertCohElem插件
3.5.1 示例1：雙懸臂梁撕裂模擬（三個(gè)模型）
3.5.2 示例2：Cohesive接觸在貨物運(yùn)輸中的應(yīng)用
3.5.3 實(shí)例3：基于Cohesive單元的二維水力壓裂模擬
3.5.4 實(shí)例4：撞擊破壞模擬（全局嵌入零厚度Cohesive單元）
各版本更新
課程中簡(jiǎn)要介紹了ABAQUS各軟件版本升級(jí)過程中，Cohesive方法相關(guān)的更新內(nèi)容：
ABAQUS6.10、 ABAQUS6.11 、 ABAQUS6.13 ：無更新
ABAQUS6.12：顯示分析中，基于牽引力分離的cohesive單元支持粘彈性材料模型Viscoelastic
ABAQUS6.14：牽引力分離準(zhǔn)則中的拉壓剛度可以不一致；混合斷裂模式增加 MMIXDMI、 MMIXDME的輸出
ABAQUS2016：新增孔壓?jiǎn)卧⒘黧w裂縫分支、干摩擦等功能；GUI中增加嵌入Cohesive孔壓?jiǎn)卧木W(wǎng)格編輯工具
ABAQUS2017：Cohesive接觸行為可以在隱式通用接觸中定義了。
POLARIS_InsertCohElem插件
功能概述：用于實(shí)體單元之間嵌入Cohesive單元功能，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜多裂縫的研究。拓展軟件原有功能，可實(shí)現(xiàn)全局、局部的零厚度或有厚度Coehsive單元的嵌入。
展開 基于LS-DYNA的復(fù)合材料內(nèi)聚力失效仿真（雙臂梁，隱式求解） ￥100
以DCB復(fù)合材料雙懸臂梁實(shí)驗(yàn)為研究對(duì)象，基于LS-DYNA隱式算法+內(nèi)聚力單元（MAT138），給出了完整的k文件！
裂紋尖端的應(yīng)力云圖
內(nèi)聚界面的損傷演化
求解設(shè)置：
內(nèi)聚力單元采用了mat138
復(fù)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 復(fù)合材料纖維方向斷裂韌性的測(cè)量方法
以纖維方向拉斷為例，Gft為纖維方向拉斷對(duì)應(yīng)的斷裂韌性，XT為單向板0°方向的拉伸強(qiáng)度，根據(jù)這兩項(xiàng)就可以推出其失效位移為：
一般的，對(duì)于基體的斷裂韌性我們可以通過雙懸臂梁實(shí)驗(yàn)（DCB實(shí)驗(yàn)，參見標(biāo)準(zhǔn)ASTM5528）來測(cè)得I型斷裂韌性。或者通過ENF試驗(yàn)來測(cè)得II型斷裂韌性。
DCB實(shí)驗(yàn)示意圖
ENF實(shí)驗(yàn)示意圖
目前在文獻(xiàn)或者試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中看到的都是針對(duì)基體或者界面的測(cè)試方法，很少有人去測(cè)試垂直纖維方向斷裂時(shí)的斷裂韌性。
本文將簡(jiǎn)單介紹一下沿纖維方向斷裂時(shí)的斷裂韌性測(cè)試方法，文獻(xiàn)中能夠查找到的大多都是基于CT和CC試樣，下圖所示是拉伸斷裂時(shí)的斷裂韌性測(cè)試方法及建議的試件尺寸，其參考的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是ASTM E399。
CT試樣示意圖
類似的，當(dāng)測(cè)試壓縮斷裂韌性時(shí)，采用CC試樣，其參考試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是ASTM E1820，如下圖所示。
CC試樣示意圖
纖維方向開裂時(shí)的斷裂韌性一般要遠(yuǎn)大于基體開裂時(shí)的斷裂韌性，例如，文獻(xiàn)中的纖維拉伸斷裂韌性大約在50-150N/mm之間，而基體斷裂韌性大約在0.2-1.5N/mm之間，相差可以達(dá)百倍。
上述實(shí)驗(yàn)在實(shí)際操作過程中是很容易失敗的，因?yàn)榛w強(qiáng)度很低，即使按照試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)建議的尺寸加工試件，在測(cè)試時(shí)，有可能會(huì)出現(xiàn)裂紋90°拐折，導(dǎo)致測(cè)不出纖維拉斷或壓斷時(shí)的斷裂韌性，因此對(duì)試件的加工要求很高，感興趣的可以嘗試一下，國(guó)內(nèi)測(cè)試這類數(shù)據(jù)的還是很少的。
近期的材料力學(xué)性能數(shù)據(jù)庫(kù)中收錄的部分材料中有一些是有纖維方向斷裂韌性的，歡迎大家點(diǎn)擊“材料庫(kù)”菜單查閱。
文章轉(zhuǎn)載自“復(fù)合材料力學(xué)”微信公眾號(hào)，原文鏈接如下：
復(fù)合材料纖維方向斷裂韌性的測(cè)量方法
展開 【10月25日-28日 西安】Abaqus結(jié)構(gòu)損傷及斷裂數(shù)值仿真及工程應(yīng)用專題
一、19個(gè)實(shí)例模型貼近工程實(shí)戰(zhàn)操作：
案例01：實(shí)體-梁結(jié)構(gòu)連接靜載分析
案例02：T型管網(wǎng)格劃分
案例03：采用局部控制T型管網(wǎng)格劃分
案例04：復(fù)雜裝配體網(wǎng)格劃分
案例05：節(jié)點(diǎn)移動(dòng)
案例06：T型焊接件焊縫表面裂紋熱-固耦合應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算
案例07：壓力容器表面橢圓裂紋J積分算法
案例08：多裂紋板裂紋尖端T應(yīng)力計(jì)算
案例09：中心裂紋拉伸作用蠕變過程C*積分計(jì)算
案例10：3D雙懸臂梁界面擴(kuò)展模擬
案例11：三點(diǎn)彎曲三維裂紋擴(kuò)展計(jì)算
案例12：時(shí)間序列載荷生成
案例13：時(shí)間序列載荷合成
案例14：剛?cè)狁詈蠙C(jī)構(gòu)應(yīng)力疲勞計(jì)算
案例15：壓力容器疲勞計(jì)算
案例16：振動(dòng)臺(tái)疲勞計(jì)算
案例17：點(diǎn)焊疲勞計(jì)算
案例18：焊縫疲勞計(jì)算
案例19：平板單邊裂紋擴(kuò)展疲勞計(jì)算
二、差異化、效果保證：
1、實(shí)戰(zhàn)：專注CAE仿真計(jì)算12年，有自己的超算中心，積累了大量的項(xiàng)目工程案例
2、原理：帶領(lǐng)學(xué)員訓(xùn)練實(shí)操過程，注重步驟和設(shè)置原理
3、系統(tǒng)：7600+學(xué)員反饋、工程實(shí)例更新與精選，形成系統(tǒng)的版權(quán)知識(shí)體系
4、響應(yīng)：自主師資與合伙人模式，可直接對(duì)接客戶問題，即時(shí)做出響應(yīng)
5、效果：所有學(xué)員提供高配筆記本、工程模型、電子資料、操作軟件、操作指導(dǎo)與反饋
三、增值服務(wù)
持本人學(xué)生證或教師證享有9折優(yōu)惠；一個(gè)單位同時(shí)報(bào)名2人享有9折優(yōu)惠； 一個(gè)單位同時(shí)報(bào)名3人以上（含）享有8.5折優(yōu)惠。
四、時(shí)間地點(diǎn)
2019年10月25日 - 28 日 西安
（第一天報(bào)道，上課三天）
五、課程大綱：
六、培訓(xùn)費(fèi)用
1、3980元/人（含正脈科工CAE結(jié)業(yè)證書一本）,住宿可統(tǒng)一安排，費(fèi)用自理。
展開 