cohesive
關注創建者：向一方 創建時間：2015-11-17
cohesive的視頻教程
ABAQUS材料斷裂與失效系列 之 基于Cohesive方法的斷裂仿真
本專題分包含了 1 專題簡介 2 Cohesvie相關PPT講解：Cohesive單元&Cohesive接觸 3 Cohesive方法相關的版本更新 4 Cohesive嵌入方法和POLARIS_InsertCohElem插件 5.1 示例1：雙懸臂梁撕裂模擬（三個模型） 5.2 示例2：Cohesive接觸在貨物運輸中的應用 5.3 實例3：基于Cohesive單元的二維水力壓裂模擬
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君莫直播第四場：Abaqus cohesive內聚力模型理論詳解與應用
章節1:abaqus 二維cohesive單元建模詳解 章節2:abaqus三維cohesive單元建模詳解 章節3:abaqus surface-based cohesive應用案例 章節4:二維surface-based cohesive注意事項 章節5:幾種創建零厚度cohesive單元的方式 章節6:如何在Abaqus/explicit中使用surface-based cohesive
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ABAQUS-方塊粘結滑移模擬（cohesive element和cohesive contact）
本案例基于ABAQUS/Standard模擬了利用cohesive element和cohesive contact兩種方法粘結的兩方塊發生相互滑動的過程，定義了cohesive和damage參數，輸出應力應變，cohesive接觸面的破壞云圖。
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cohesive的實例教程
1 基于cohesive單元的裂縫擴展模擬
1.1 cohesive單元簡介
cohesive單元（粘性單元）定義： 通過預置裂紋邊（面）的方式來模擬二維（三維）裂紋，即在預判的裂紋區域加入一層厚度為0的cohesive單元。
cohesive單元簡界：如圖1所示，cohesive單元由頂面，中面和底面組成。cohesive模型通過損傷起始準則以及演化方法來判斷其損傷情況。損傷發生在cohesive單元上，當滿足損傷判據時cohesive單元開始進入損傷，根據預先定義的損傷演化模型，當單元損傷累積到完全失效時cohesive單元的中層;一分為二，使物體產生幾何上的不連續，從而形成開裂。
圖1 cohesive單元示意圖
1.2 斷裂力學原理
cohesive單元的損傷時由牽引-分離(traction-separation)定理描述的，在宏觀上牽引力與位移的關系如圖2所示。
展開 ABAQUS中Cohesive方法包含Cohesive接觸和Cohesive單元兩種，其實本質是一樣，只是定義方式和應用上存在一些差異，各具特色。
專題內容
基于Cohesive方法的斷裂仿真專題共分五章內容，分別是：
3.1 專題簡介
3.2 Cohesvie相關PPT講解：Cohesive單元&Cohesive接觸
3.3 Cohesive方法相關的版本更新
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（三個模型）
3.5.2 示例2：Cohesive接觸在貨物運輸中的應用
3.5.3 實例3：基于Cohesive單元的二維水力壓裂模擬
3.5.4 實例4：撞擊破壞模擬（全局嵌入零厚度Cohesive單元）
各版本更新
課程中簡要介紹了ABAQUS各軟件版本升級過程中，Cohesive方法相關的更新內容：
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：新增孔壓單元、流體裂縫分支、干摩擦等功能；GUI中增加嵌入Cohesive孔壓單元的網格編輯工具
ABAQUS2017：Cohesive接觸行為可以在隱式通用接觸中定義了。
展開 1 基于cohesive單元的裂縫擴展模擬
1.1 cohesive單元簡介
cohesive單元（粘性單元）定義： 通過預置裂紋邊（面）的方式來模擬二維（三維）裂紋，即在預判的裂紋區域加入一層厚度為0的cohesive單元。
cohesive單元簡界：如圖1所示，cohesive單元由頂面，中面和底面組成。cohesive模型通過損傷起始準則以及演化方法來判斷其損傷情況。損傷發生在cohesive單元上，當滿足損傷判據時cohesive單元開始進入損傷，根據預先定義的損傷演化模型，當單元損傷累積到完全失效時cohesive單元的中層;一分為二，使物體產生幾何上的不連續，從而形成開裂。
圖1 cohesive單元示意圖
1.2 斷裂力學原理
cohesive單元的損傷時由牽引-分離(traction-separation)定理描述的，在宏觀上牽引力與位移的關系如圖2所示。
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。并且損傷演化定義了剛度退化的規律和裂縫的擴展，同時損傷演化分為位移和能量兩種模式：位移即為圖2的橫軸，能量為圖中曲線圍成的面積。
展開 ABAQUS中的cohesiveelement
ABAQUS提供一種粘結單元（cohesive element），用以模擬兩個部分之間的粘性連接，一般來說，它要求粘結材料尺寸和強度都小于粘結部分（比如多層復合材料的膠粘層），進而可以利用cohesive element模擬材料的斷裂。
從本質上講，利用cohesive element模擬材料的斷裂其實是單元刪除方法的一種，其計算流程如下
1.
對預知的裂縫路徑（區域）進行細化分割。
2.
在mesh的時候在裂縫區域賦予cohesive element。
3.
設置合適的斷裂準則（Traction-separation separation laws）。
4.
在輸出中設置不顯示破壞的單元。
5.
加載，后處理。
可以看出，除了在裂縫區域設置cohesive element外，其它的與普通的單元刪除方法沒有區別，那么，ABAQUS為什么要設置這樣一個單元呢，我們來看看cohesive element的空間結構
Cohesive element的空間結構
這個單元似乎與C3D8實體單元的結構一致，但最大的區別在于橫縱向尺寸的比例，C3D8單元在模擬這種大橫縱比（aspect ratio）結構的時候，已經無法給出精確的解答了。這就是cohesive element存在的意義，此外，從cohesive element的變形機理來看
Cohesive element的變形機理
Cohesive element的中面雖然能夠承受拉伸和剪切的應變，但并不能產生任何應力，因此，cohesive element 只能支持垂直于上下表面的牽引-分離破壞準則（Traction-separation separationlaws）。
展開 2022.3.21版本更新到2.3
為解決巖石節理面，晶體的晶粒界面cohesive單元集合設置問題，新增Special Set功能，cohesive單元創建時能夠對2D模型的edge集合，3D模型的face 集合包含的cohesive單元單獨設置cohesive集合。插入單元時，對需要特殊標識的edges（2D）或者faces（3D）設置集合。
新老版本激活碼通用，購買舊版本用戶可以直接下載新插件，使用原來的license激活使用。
2021.10.20版本更新到2.2
為解決再生骨料建模需求，新增創建cohesive單元集合功能。如果集合A內部插入了cohesive單元，集合A可以分為集合B和集合C，則可以使用插件把A中的cohesive單元細分設集合。
Set1 = B, Set2 = C 則可創建cohesive單元集合B-by-C-cohesive，B、C界面cohesive單元
Set1 = B, Set2不設置，則可以創建cohesive單元集合B-cohesive， B內部的cohesive單元
同類得到C內部的cohesive單元，生成集合功能不會生成新單元，只是創建新集合，可多次使用。
腳本使用方法（以二維為例）
（1）創建一個part，劃分網格，設置集合。
（2）打開插件Create Cohesive Part，進行設置。設置Set-1集合為Matrix，設置Set-2，Set-3，Set-4為Inclusion。在Set-1，Set-3，Set-4邊界和內部都插入單元，但Set-2只在與Martrix公共邊界上插入單元，設置如下圖所屬。
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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。
不過值得指出的是文中引入 cohesive 單元主要用于裂紋路徑的可視化表達，而其插入區域和參數設置并未像 GTN 參數那樣得到充分展開，因此這一部分更適合作為輔助性的裂紋表征手段，而非全文最核心的機理貢獻。
使用作者提出的完整積分框架，并基于顯式vumat實現，同時使用基于損傷變量的單元刪除方案同時引入ALE自適應網格方案可以更好的預測梯度效應。
其實現方式為“逐層剝離”算法：程序讀取鋪層總數后，在上、下相鄰鋪層之間自動插入獨立的 Cohesive 層幾何體，每層厚度為 0.001 mm。
內聚力模型損傷
CSDMG：描述cohesive單元進入軟化段后的損傷狀態。
4. 復合材料損傷
ABAQUS支持多種復合材料損傷變量：
DAMAGEFT/FC：用戶手冊中描述為：
Fiber tensile/ compressive damage variable.
這里毫無疑問表征了纖維縱向的拉伸/壓縮損傷，如下圖。
Abaqus纖維復合材料螺栓連接件拉伸模型
顯示動力學
內插0厚度cohesive以模擬層間分層
復合材料采用VUMAT子程序，內附有cae，inp，puck子程序，操作視頻，ODB等文件
可贈送收集的纖維復合材料相關學習資料，特別適合初學者！
COMSOL固化仿真2個月前
現在正在仿真膠體在金屬殼體中的固化過程，而我在建立膠體與金屬殼體接觸面的粘附、以及固化后可能脫粘的模型時，在網上看到有人說Cohesive Zone Model（內聚區模型）能夠準確描述，但是我怎么找都沒找到，請問各位大佬這個模型存在嗎？在哪個位置，如何找出來？如果沒有這個模型，還有什么方法可以模擬膠體與金屬殼體接觸面的粘附、以及固化后可能脫粘情況？
Abaqus復合材料鉚接有限元仿真分析，
上層碳纖維復合材料，內插0厚度cohesive以模擬層間分層，下層AL
自沖鉚接三維模型，動態顯示分析，可提供cae，inp、VUMAT，odb文件，含變形云圖、應力云圖，結果清晰，適合初學者學習參考！
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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，內附VUMAT子程序，cae，inp文件及ODB文件
</div><figure style="text-align
本案例介紹0厚度cohesive單元插入方法，用戶最好熟悉Abaqus軟件中的基本操作。
隨案例附上了2020版本的cae文件，并且附上inp文件供跨版本導入。
Cohesive單元基于**內聚力模型（Cohesive Zone Model, CZM）**，可通過定義牽引-分離準則，精準描述巖石材料的斷裂過程：單元內部應力達到粘結強度前，表現為彈性變形；應力超過閾值后，單元剛度退化并伴隨能量耗散，直至單元失效形成裂紋。
