粘聚力模型
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-09-16
粘聚力模型的實(shí)例教程
從事消費(fèi)電子行業(yè)仿真，擅長膠材等材料的本構(gòu)模型研究和構(gòu)建。熟悉橡膠本構(gòu)模型建立，包括超彈+線性&非線性粘彈+Mullins Effect+Permanet Set的材料測試方法和建模方法，感謝您的關(guān)注。以下是正文：
ABAQUS中的Cohesive模型可用于模擬金屬的裂紋擴(kuò)展、復(fù)合材料的分層、焊接區(qū)域的破壞、涂層的斷裂等，在消費(fèi)電子、航空航天等領(lǐng)域的仿真中有著廣泛的應(yīng)用。
本文重點(diǎn)介紹了兩種粘聚力模型在ABAQUS中的定義方式，并且通過一個(gè)仿真案例來幫助讀者更好掌握cohesive element的使用方法，建議讀者使用cohesive surface來重現(xiàn)上文中的仿真案例（點(diǎn)擊閱讀原文下載模型文件）。
一、粘聚力模型定義的理論基礎(chǔ)
基于Traction-Separation Law的粘聚力模型包括粘聚力單元（cohesive element）和粘聚力接觸（cohesive surface interaction），如圖1所示。
圖1 兩種粘聚力模型
對(duì)于Traction-Separation Law，最常用的本構(gòu)模型是圖2所示的雙線性本構(gòu)模型。它描述了材料到達(dá)強(qiáng)度極限前的線彈性階段和材料到達(dá)強(qiáng)度極限后的剛度線性降低軟化階段。橫坐標(biāo)為位移，縱坐標(biāo)應(yīng)力。線彈性階段的斜率表示剛度，三角形下的面積表示材料斷裂時(shí)釋放的能量。一般來說，在使用內(nèi)聚力模型時(shí)，需要給出剛度，極限強(qiáng)度，臨界能量釋放量（或者失效時(shí)的位移）。
圖2 雙線性本構(gòu)模型
對(duì)于內(nèi)聚力模型，初始損傷準(zhǔn)則的設(shè)定是至關(guān)重要的。Abaqus提供了6種初始損傷準(zhǔn)則，本文重點(diǎn)介紹前四種準(zhǔn)則。首先分別代表純I型（張開型）、純II型（滑開型）和純III型（撕開型）破壞的最大名義應(yīng)力分別表示純I型、純II型和純III型破壞的最大名義應(yīng)變。
展開 前言：以常用的幾種實(shí)體單元為例，展示了在單一單元、兩種單元和三種單元混合的模型中插入黏聚力單元后的網(wǎng)格圖。二維模型中插入的黏聚力單元為coh2d4單元，三維模型中插入的黏聚力單元為coh3d6、coh3d8單元。
Neper2Abaqus是通過Bunge歐拉角和晶體坐標(biāo)向量計(jì)算全局坐標(biāo)向量并輸入到abaqus的材料屬性中，此外還需要為inp文件的每個(gè)晶界集合創(chuàng)建單獨(dú)的截面，以便指派材料屬性，并設(shè)置粘聚力模型的材料參數(shù)。</p><p> 在abaqus中導(dǎo)入inp文件之后，可以根據(jù)自身需要修改cohesive單元的控制屬性：</p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202502/attachment/c9ed75e0a3a74e5bbe8279700c617a40.jpg" style="display: inline-block;" data-regular="true">
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Neper2Abaqus是通過Bunge歐拉角和晶體坐標(biāo)向量計(jì)算全局坐標(biāo)向量并輸入到abaqus的材料屬性中，此外還需要為inp文件的每個(gè)晶界集合創(chuàng)建單獨(dú)的截面，以便指派材料屬性，并設(shè)置粘聚力模型的材料參數(shù)。
前言：以常用的幾種實(shí)體單元為例，展示了在單一單元、兩種單元和三種單元混合的模型中插入黏聚力單元后的網(wǎng)格圖。二維模型中插入的黏聚力單元為coh2d4單元，三維模型中插入的黏聚力單元為coh3d6、coh3d8單元。
（1）三角形網(wǎng)格中插入coh2d4單元
一、粘聚力模型定義的理論基礎(chǔ)
基于Traction-Separation Law的粘聚力模型包括粘聚力單元（cohesive element）和粘聚力接觸（cohesive surface interaction），如圖1所示。
圖1 兩種粘聚力模型
對(duì)于Traction-Separation Law，最常用的本構(gòu)模型是圖2所示的雙線性本構(gòu)模型。
