內聚力單元建模
關注創建者：匿名 創建時間：2025-12-01
內聚力單元建模的視頻教程
帶有零厚度內聚力單元的網格模型添加周期性邊界條件
帶有零厚度內聚力單元的網格模型添加周期性邊界條件，通過PBC插件實現。 一般來說，市面上所有的插件是無法給有零厚度內聚力單元的模型添加周期性邊界條件的，因為周期性邊界條件的周期節點識別是通過坐標平移后容差實現配對的，零厚度內聚力單元如果在周期性網格的表面上，那么插件的容差無論調整多小，軟件都無法區分內聚力單元上重合的節點，導致邊界條件添加失敗或添加上錯誤的邊界條件。
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內聚力單元建模的實例教程
本案例為有厚度/零厚度內聚力單元建模示范，操作軟件為LS-DYNA自帶的前處理器Ls-Prepost。
效果如下圖所示：
無厚度
有厚度
付費內容為：
操作過程PDF文件
步驟詳細，演示形式為靜態圖片與動態圖片；給出了詳細的內聚力單元層的材料參數及出處。
2. 對應的K文件及計算結果
展開 作為一個例子，當溫度為1400°C時的內聚力法則的參數k0=10-5，σc=22Mpa，δc=0.04mm
內聚力法（通過對試驗的調整來確定）允許在有裂紋和非無裂紋試樣之間有一個明顯的分界。
05 結論
本研究通過對熱裂紋產生原因的分析，在SPAR項目框架內展開宏觀建模，并使用通用結構仿真軟件中的熱力學計算進行測試，最后引入內聚力單元以更深一步對熱裂紋進行分析和研究。
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展開 在ABAQUS中建模復合材料的分層結構，您可以采用以下步驟：
創建幾何模型：首先，在ABAQUS中創建幾何模型，包括復合材料的幾何形狀和分層結構。您可以使用ABAQUS提供的幾何建模工具或導入外部CAD文件。
材料定義：根據您的復合材料組成，定義適當的材料模型。對于復合材料，您需要定義每個分層中使用的各向異性材料屬性，例如彈性模量、泊松比、層間剪切模量等。
創建分層網格：根據復合材料的分層結構，使用ABAQUS提供的網格劃分工具創建相應的分層網格。確保每個層級都被適當地劃分，并且層間接觸良好。
定義單元類型：根據復合材料的性質，選擇適當的單元類型。對于復合材料，常用的單元類型包括二維殼單元（例如S4R、S8R）和三維實體單元（例如C3D8）等。確保所選的單元類型適合您的分析目的和模型幾何。
定義內聚力模型：對于復合材料的分層界面，可使用ABAQUS中的內聚力模型來模擬分層的粘合特性。選擇適當的內聚力模型（例如表面內聚力模型或體積內聚力模型），并設置相關的參數，如強度、剛度和失效準則等。
施加邊界條件和加載：根據您的分析需求，在模型中定義適當的邊界條件和加載。這包括約束邊界條件、施加的載荷或位移等。確保邊界條件和加載方式與實際情況相符。
設置分析步驟和求解器選項：在ABAQUS中設置適當的分析步驟和求解器選項，以便執行所需的分析。這包括選擇合適的加載步驟、求解器類型和收斂準則等。
注意事項：
確保幾何模型的準確性，包括分層結構的幾何形狀和尺寸。
展開 腳本使用方法
（1）首先創建一個要插入內聚力的零件，劃分網格
（2）將該零件添加至裝配中（此步驟不能遺漏）
（3）寫出inp文件：創建計算任務名，例如Job-1，則在本地寫出Job-1.inp
（4）為了防止再被各種盜版，該腳本添加了license和時間、單元數量限制，運行之前需要將名為license.key的許可證復制到abaqus當前工作中。
（5）在Abaqus中運行腳本，會提示輸入inp文件名，如下圖所示。待處理的inp文件須放入工作目錄下。
程序執行完成以后，會在本地生成名為“cohesive.inp”的文件，里面是單元和節點信息。并且將原始網格單元和新生成的內聚力單元分別創建了單元集合，方便賦予屬性。
同時為了方便賦予屬性，程序自動將inp導入到了Abaqus CAE中，并創建了新的model、part和單元集。
零厚度內聚力單元生成后，就可以建立完整的有限元模型去做隨機裂紋擴展分析了，下面是一個脆性材料開裂的案例。
展開 最早是看高雁飛老師的一篇文章 cohesive，2004 他引入了一個一個粘性系數，來提高收斂性。這也是abaqus 內置的 viscous regularization的方法。也就是第一種方法（1) viscous regularization
(2) automatic stabilization
也就是施加自動材料或者模型阻尼
（3） non-default solution controls.
詳細的介紹大家可以看看 advance in numerical model in adhesive joints 和高老師文章.
內聚力單元建模的相關專題、標簽、搜索
內聚力單元建模的最新內容
模型框架</strong></p><p class="ql-align-justify"> 插件采用切分發創建層內和層間模型，層間界面使用有限厚度（0.001 mm）內聚力單元進行建模。根據文獻結果，界面模型的選擇從加載初期即顯著影響位移和接觸時間，零厚度模型會因忽略界面實際厚度而低估最大位移，有限厚度模型則更能準確復現實驗響應。
<p>Cohesive作為ABAQUS中常用的粘結技術，無論在模擬粘結界面（例如新舊混凝土疊合面、復合材料粘結界面）或是全局粘結單元（例如模擬細觀混凝土開裂）具有較廣泛的應用。今天喵星人從官方的用戶手冊中選取了幾個Cohesive基礎而又關鍵的知識點，幫助大家修煉Cohesive內功。</p><p class="ql-align-center"><strong>01</strong>內聚力單元/接觸區別
[圖片]
<figure style="text-align: center;" class="ql-align-center"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202505/attachment/bac005127e9e4c4fafa6a0ac4883fc5b.png
我們用內聚力單元進行建模。在參數定律的約束下，構成損壞和開裂狀態相互影響著彼此。臨界應力隨溫度變化的情況在下表中給出。
此外，我們假設臨界開口δc是一個常數（40μm）。
作為一個例子，當溫度為1400°C時的內聚力法則的參數k0=10-5，σc=22Mpa，δc=0.04mm
內聚力法（通過對試驗的調整來確定）允許在有裂紋和非無裂紋試樣之間有一個明顯的分界。
在ABAQUS中建模復合材料的分層結構，您可以采用以下步驟：
創建幾何模型：首先，在ABAQUS中創建幾何模型，包括復合材料的幾何形狀和分層結構。您可以使用ABAQUS提供的幾何建模工具或導入外部CAD文件。
材料定義：根據您的復合材料組成，定義適當的材料模型。對于復合材料，您需要定義每個分層中使用的各向異性材料屬性，例如彈性模量、泊松比
考慮三軸度影響的內聚力單元本構
內聚力單元被廣泛應用于模擬各種斷裂行為。本文采用三軸度相關的內聚力本構模型模擬了材料的斷裂失效行為。有效三軸度參數
其中
αc為雙軸度比的臨界值
其中
三軸度相關的內聚力模型本構由三部分組成：線彈性階段，彈塑性階段及軟化階段，如下式所示。
其中
根據上述本構，編寫三軸度相關內聚力模型UMAT子程序，通過單胞計算得到的結果如圖所示
最近嘗試了一下abaqus 2020 熱力耦合內聚力單元，給的是零厚度。但是，好像和我自己編的子程序存在差異，用零厚度熱力耦合內聚力單元（coh2d4T）結果也不是很合理，不知道是什么原因。沒有看到相應幫助文檔。好像不對稱，邊界是對稱的，挺奇怪的。模型中間是零厚度的內聚力。
我的子程序結果
具體的內聚力傳熱可以看看我們的文章：
Analysis of delamination
最早是看高雁飛老師的一篇文章 cohesive，2004 他引入了一個一個粘性系數，來提高收斂性。這也是abaqus 內置的 viscous regularization的方法。也就是第一種方法（1) viscous regularization
(2) automatic stabilization
也就是施加自動材料或者模型阻尼
（3） non-default solution
之前在Simwe論壇上分享過一個Abaqus中批量插入內聚力單元的插件http://forum.simwe.com/thread-1287781-1-1.html，這里把當時的源碼分享給大家，功能比較單一，有需要的可以下載下來自行修改及使用。
插入內聚力單元的效果
注意：目前只支持實體的六面體單元，生成的Cohesive單元為零厚度。下載的插件解壓后放到abaqus工作文件夾的
