界面脫粘的案例
基于cohesive單元的熱力耦合作用下界面脫粘分析 ￥99
一.前言
cohesive單元在裂紋、界面脫粘等領域有著廣泛的應用，但在abaqus2020之前的版本cohesive單元只能傳力不能傳熱，實際過程中往往熱、力及其他載荷耦合作用。因此實際仿真中需要cohesive單元傳熱，abqus2020新添COH2D4T等帶有溫度自由度的單元實現了傳熱問題：
之前就寫個一個帖子，可參考Abaqus2020cohesive單元傳熱分析
可惜的是CAE還不支持直接添加COH2D4T單元，一般只能修改inp或Edit keywords 來實現。
二、具體內容
本教程以兩種方法實現cohesive單元傳熱，同時分析傳熱及界面脫粘過程，附件包含以下內容：
熱力耦合過程中界面脫粘分析詳細教程
隨機分布骨料生成python腳本（2D圓形）:腳本預留骨料之最小距離d（第36行），請根據模型自行修改；同時請注意模型單位一直。
展開 Digimat復合材料建模平臺與Abaqus的聯合使用
微尺度、中尺度和宏觀尺度模擬的維度
而關于細觀力學強度失效理論，現階段是考慮三個部分進行處理，分別是基體相、界面相（一般用0厚度的cohesive單元）、增強相（纖維、顆粒）。由于此塊內容是復合材料細觀分析的重點，故會在后續做一期專題系列課程，在這里簡單做一些我對這方面工作的理解與認識。對于基體相的強度失效處理是通過vumat或者Abaqus自帶的損傷本構（brittle damage、ductile damage以及shear damage）去實現單元失效刪除，以模擬出裂紋在基體中擴展的效果，一般情況下考慮基體的塑性損傷比較多。對于界面相的強度失效處理是在界面相與增強相嵌入0厚度的cohesive單元模擬界面脫粘裂紋，也有部分學者會考慮有厚度的界面相，而有厚度的界面相的強度失效處理是與基體相的處理相同。而對于增強相來說，一般情況下我們不考慮其強度失效，因為在實際工程應用或者科學實驗中，很少觀察到增強相的開裂，大多數失效形式是界面脫粘及基體開裂。
基體裂紋相互連接形成完整的斷口、初始界面脫膠
言歸正傳，下面簡單介紹一下Digimat軟件：
Digimat是復合材料多尺度建模與仿真軟件，能夠對復合材料進行微觀和宏觀分析，預測其表現并計算其機械、熱及電氣特性。DIGIMAT共由六個模塊組成，它們之間的數據可以相互傳遞，同時也可以方便地將計算結果及前處理模型導入到通用有限元軟件(ABAQUS、ANSYS、MARC、LS-DYNA)中進行深入分析。六個模塊依次為：
1.DIGIMAT-MF
DIGIMAT-MF是通過均勻化方法快速準確地預測復合材料的非線性行為。這一模塊基于單胞理論，即將復合材料劃分至最小單元，分別定義基體、增強體等材料的結構性能以及增強體含量，結合相關材料模型（如Drucker-prager模型等）計算復合材料機械性能等。
展開 Abaqus2020 cohesive單元只能傳熱 不能刪除？非也非也 ￥20
<h2><strong>0.前言</strong></h2><p>上一個帖子做了abaqus2020新添COH2D4T單元在熱力耦合作用下 界面脫粘教程，但總有人咨詢COH2D4T單元為什么不能被刪除？
MSC Digimat簡介與應用案例分享
增材制造工藝模擬Digimat-AM
-基于仿真的工藝優化
-評估不同打印下部件的工藝缺陷
應用案例
A-&B-許用值計算
航空CFRP材料體系許用值虛擬測試
航空3D編織L形角材連接
火箭L形連接環
自動鋪帶工藝精確建模
AFP工藝仿真結果引入CAE建模
槳葉損傷容限性能評估
空客直升機PW槳葉CAI性能
風機葉片靜強度評估
風機葉片端部靜強度失效分析
復合材料結構疲勞分析
考慮局部材料方向的差異
側面沖擊性能評估
CFRP側面防撞梁
纏繞件分析
CAD Wind、Digimat耦合分析
界面脫粘多尺度分析
FIAT單剪膠結結構
福特引擎安裝支架
頻率&位移大小受取向張量影響
深圳市優飛迪科技有限公司成立于2010年，是一家專注于產品開發平臺解決方案與物聯網技術開發的國家級高新技術企業。
十多年來，優飛迪科技在數字孿生、工業軟件尤其仿真技術、物聯網技術開發等領域積累了豐富的經驗，并在這些領域擁有數十項獨立自主的知識產權。同時，優飛迪科技也與國際和國內的主要頭部工業軟件廠商建立了戰略合作關系，能夠為客戶提供完整的產品開發平臺解決方案。
優飛迪科技技術團隊實力雄厚，主要成員均來自于國內外頂尖學府、并在相關領域有豐富的工作經驗，能為客戶提供“全心U+端到端服務”。
展開 
典型民機復合材料損傷分析
失效的四種基本模式是基體開裂、纖維斷裂、界面脫粘和分層。 服役中發生的缺陷及損傷沖擊損傷。沖擊損傷是復合材料由于外界沖擊而產生的損傷。對聚合物基結構復合材料安全構成最大威脅的是沖擊損傷。芯材脫粘。夾層復合材料是一種層合型復合材料。夾層復合材料一般由性質不同的表面材料和芯材組合而成，通常表面材料強度高而薄，芯材強度低、重量輕而厚。芯材破碎。芯材結構在服役期間，可能會因為受過大的彎曲、壓縮或沖擊等導致芯材破壞，并往往伴隨著界面剝離，這被稱為芯材破碎。基體開裂。基體是復合材料中粘接增強體成為整體并轉遞載荷到增強體的主要組分之一。在復合材料中，基體一般為連續相的材料。受力不均等原因會導致基體開裂現象。纖維斷裂。纖維斷裂是指復合材料的單個或者多個纖維斷裂。產生纖維斷裂的原因，可能是復合材料的纖維增強層受力不均或外在環境的影響，也可能是纖維自身存在著缺陷。可以確定纖維自身的缺陷是復合材料損壞的發源地。老化。老化是指復合材料生產成型后隨著時間的推移，材料的結構和性能發生退化的現象。產生老化的原因一般有大氣暴曬、倉庫存放、人工氣候老化、熱老化、水浸泡及水腐蝕等。（來源：《航空計算技術》）（南京航空航天大學 張偉）
大理石表面涂層樹脂https://www.hongyantu.com/index.php?r=landing/index&id=nmsz
展開 西北工業大學《Composite Structures》:評價固化殘余應力對復合材料損傷行為影響的建模框架
在開展復合材料傳熱分析時，考慮外部溫度傳遞以及內部固化反應放熱，完成宏觀尺度下三維熱-化耦合分析，計算得到復合材料固化過程中的溫度和固化度；考慮復合材料內部各組份材料（纖維、界面、基體）的熱機械相互作用、以及樹脂的固化收縮，將得到的溫度、固化度數據引入建立的細觀尺度RVE模型，求解熱-力耦合下的細觀殘余應力、應變。
2.2 損傷失效模型
由于單向復合材料的橫向損傷行為不受纖維失效的影響，因此主要研究基體和界面的失效。樹脂基體在載荷作用下依次表現出彈性、塑性和損傷，使用擴展線性Drucker-Prager定義其屈服行為，采用Ductile韌性準則描述其損傷行為。界面采用零厚度Cohesive單元進行建模，使用雙線性本構模型進行表征。
圖3 基體本構方程
圖4 界面本構方程
2.3 固化過程-損傷失效一體化分析框架
通過復合材料多尺度熱-化-力耦合建模分析，得到了固化過程中的細觀殘余應力，為進一步研究細觀殘余應力對復合材料力學行為的影響，將殘余應力作為初始預定義場引入復合材料的橫向加載過程中進行損傷預測，建立了如下所示的固化過程-損傷失效一體化分析框架。
展開 開源XFEM程序：PhiPsi介紹
支持的
分析類型: 2D和3D靜態問題分析，2D水力壓裂分析，2D隱式動態問題分析，2D場問題（如熱傳導、滲流）分析，復合材料損傷（裂縫擴展、界面脫粘、離層破壞、熱-力-損傷耦合分析等）
支持多達
1000條裂縫的同時模擬
隨機生成初始
裂縫、夾雜、空缺等
支持
裂縫交匯，以及裂縫與夾雜和空缺的交匯模擬
采用
罰函數法計算接觸問題
采用
優化的Newton-Raphson算法求解非線性問題
支持
稀疏矩陣存儲技術
支持自由度的耦合
支持多種線性求解器，包括
LAPACK, MUMPS, UMFPACK, Lis以及SuperLU
支持有格式的和二進制的結果文件存儲方式
支持
OpenMP并行計算
實例應用
實例1: 拉伸載荷作用下裂縫的擴展和交匯
變形圖
The von Mises Stress
實例2: 多裂縫擴展（9條初始裂縫）
多裂紋模型增強節點
多裂紋最終擴展路徑
實例3: 交叉裂縫（特殊形狀）
網格圖
變形圖
x方向位移云圖
展開 醫療 | 利用仿真支持個性化診斷和預后，從而戰勝兒童癌癥
她于2004年發表了論文《Simulation of Cement Deterioration and Interfaces Debonding in Cemented Hip Implants（骨水泥固定髖關節植入物中骨水泥退化與界面脫粘的仿真）》，以此取得了薩拉戈薩大學的博士學位，并且獲得了“年度最佳技術論文”獎。
Pérez現任薩拉戈薩大學機械工程系結構力學教授。作為該校阿拉貢工程研究所機械與生物工程多尺度（M2BE）研究團隊的一員，她持續活躍在仿真技術的最前沿。
M2BE的成員均是計算建模、材料強度和結構力學方面的專家。Pérez和她的團隊沒有選擇將建筑或航空航天工程等領域作為研究方向，而是致力于探索復雜的生物過程及癌癥機械生物學。他們的目標是通過推動組織工程、計算機輔助診斷和個體患者建模技術的發展，來改善醫療行業。
最后，他們希望這些努力將有助于構建基于云的平臺，這不僅可協助制定癌癥管理決策，還可改進管理治療或手術干預的計劃。
兩種可怕的“敵人”
Pérez的工作與PRIMAGE項目密切相關。PRIMAGE代表預測性計算機仿真多尺度分析，可通過成像生物標志物來支持癌癥個性化診斷和預后（PRIMAGE：PRedictive，In-silico，Multiscale，Analytics，diaGnosis，Empowerered）。
該項目由歐盟委員會資助，旨在找到將計算機建模與仿真（CM&S）或計算機仿真醫學應用于傳統醫學成像的方法，以評估并治療兒童癌癥，特別是兩種罕見但死亡率較高的癌癥：神經母細胞瘤以及彌漫性內生性腦橋膠質瘤（DIPG）。
DIPG是一種發生在腦橋的腦腫瘤，腦橋是腦干的一部分，控制著身體的大部分無意識的重要功能，如呼吸、血壓、心率和睡眠周期等。
展開 如何給汽車零部件進行疲勞耐久測試？
疲勞失效模式：層間剝離、纖維斷裂、界面脫粘。
測試核心：多軸載荷下的損傷累積（如碳纖維懸架臂在拉伸 - 彎曲耦合載荷下的分層擴展）。
二、典型測試項目與技術方法
1.金屬結構件疲勞測試
懸架擺臂測試：測試方法：通過液壓伺服臺架施加垂直力（模擬路面沖擊）+ 側向力（模擬轉向）+ 扭矩（模擬車身側傾）的多軸載荷，循環次數通常為 10^5~10^6 次。技術要點：載荷譜需基于目標車型的道路采集數據（如通過應變片實測擺臂在比利時路的應力歷程），并考慮表面處理（如鍍鋅層）對疲勞極限的影響。
車輪疲勞測試：徑向疲勞：在旋轉鼓上施加徑向載荷，模擬車輛承重下的循環變形，測試輪輞裂紋擴展。彎曲疲勞：通過偏心加載模擬轉彎時的彎矩，檢測輪輻與輪輞連接處的疲勞壽命（如 ISO 10328 標準要求循環至 10^7 次無失效）。
2.橡膠部件耐久測試
發動機懸置測試：測試項目：動態剛度衰減、橡膠 - 金屬粘接面脫膠。
測試方法：在溫度箱內（-30℃~120℃）進行正弦 / 隨機振動加載，振幅覆蓋怠速 - 高速工況的位移范圍，同步監測剛度變化率（如要求衰減量≤15%）。
輪胎耐久測試：
高速耐久：在轉鼓上以額定速度（如 200km/h）連續行駛數百小時，檢測胎面磨損與結構熱疲勞。
屈撓疲勞：通過凹凸路面模擬，測試胎側在反復彎曲下的龜裂壽命（如 ETRTO 標準要求循環至花紋深度磨損 20%）。
3.電子部件可靠性測試
連接器插拔疲勞測試：測試條件：在常溫、高溫（85℃）、低溫（-40℃）環境下進行 1000~5000 次插拔循環，監測接觸電阻（要求≤50mΩ）與端子變形量。技術要點：需模擬車輛振動導致的微插拔效應（如線束晃動引起的連接器微動磨損）。
展開 淺談HTPB推進劑/襯層粘接界面破壞過程分析
4結論
(1)粘接界面在外界載荷作用下，應力先隨應變的增加而增加，在應變達到25%之前，基本呈線性關系，達到極限應力時(應變為29%)試件失效，應力-應變曲線整體表現為非線性;
(2)應力-應變曲線的非線性與細觀破壞密切相關，粘接界面在拉伸過程中會發生推進劑內部脫濕和推進劑與襯層界面脫粘，其相互作用導致推進劑/襯層粘接界面力學性能的變化并最終發生破壞;
(3)推進劑相顆粒脫濕尺寸的變化規律能有效地表現粘接界面的細觀破壞過程：推進劑相顆粒脫濕尺寸隨應變線性增大表示粘接界面還未破壞，當脫濕尺寸增大速率減小或不增大時，表示粘接界面已經破壞。
展開 福大《Scripta Mater》：液態金屬致脆界面，無序與有序梯度結構！
這些結果表明，具有多層吸附(2層及以上)的結構可能導致界面脫粘。導致LME產生的根本原因不是界面有序，而是GB核中較弱的原子間相互作用。總的來說，本文揭示了Ga滲透Al通用GBs中復雜的、但普遍存在的界面分離結構，具有有序梯度，這豐富了研究者們對表層結構的認識。（文：破風）
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ABAQUS6.9新功能
_2 v# n& O& M* P
固體力學中存在兩類典型的不連續問題，一類是因材料特性突變引起的弱不連續問題，這類問題以雙材料問題和夾雜問題為代表，其復雜性由物理界面處的應變不連續性引起;另一類是因物體內部幾何突變引起的強不連續問題，這類問題以裂紋問題為代表，其復雜性由幾何界面處的位移不連續性和端部的奇異性引起.物體內部物理界面的脫粘或起裂，是上述兩類問題的混合.另外，在復雜流體、復雜傳熱、物質微結構演化等復雜問題中，也存在許多不連續力學問題。* e4 o5 F2 K4 n& g n3 {4 U
數值方法 ，如有限元、邊界元、無單元法等，一直是處理不連續問題的主要途徑.有限元法具有其它數值方法無可比擬的優點，即適用于任意幾何形狀和邊界條件、材料和幾何非線性問題、各向異性問題、容易編程等，因而成為數值分析裂紋等不連續問題的主要手段。更為重要的是有限元方法的商業化程度和推廣程度都很高，對于我們這樣的企業已經有一大批熟悉有限元技術的工程師。因此通過有限元方法來解決這一問題是成本低效率高的途徑。但是傳統的有限元方法在處理裂紋，夾雜，空隙這些不連續問題時困難非常大。) t, Z- t8 ?2 J+ ~3 f: Q
常規有限元法(CFEM)采用連續函數作為形狀(插值)函數，要求在單元內部形狀函數連續且材料性能不能跳躍，在處理像裂紋這樣的強不連續(位移不連續)問題時，必須將裂紋面設置為單元的邊、裂尖設置為單元的結點、在裂尖附近的高應力區需要令人難以接受的網格密度，同時在模擬裂紋生長時還需要對網格進行重新剖分。現在絕大多數商業軟件在模擬裂紋擴展問題時都需要預設裂紋的擴展方向，而且在裂紋擴展過程中不斷的從新劃分網格，效率極低甚至無能為力。在處理多裂紋問題時，其求解規模之大、網格剖分之難是不可想象的。
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