cohesive單元模擬的案例
批量插入嵌入0厚度cohesive粘結單元模擬沖擊載荷下裂紋擴展特征
<p>本帖給出了通過批量插入0厚度的cohesive單元，模擬在沖擊條件下，小球開裂和基體開裂兩種情況下的效果圖，對整個模型都插入cohesive單元或者對局部插入cohesive單元或者其他特定條件下的插入都可以使用程序插入，在小球沖擊情況下，裂紋的擴展過程在下面給出來了，由于參數是隨便假設的，所以效果可能不是很理想，對于不同行業，可以通過調整實際的參數可以很好地模擬裂紋的擴展，</p><p>批量插入cohesive單元：</p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/201806/1528620192337_六面體單元間嵌入cohesive單元.jpg" title="六面體單元間嵌入cohesive單元.jpg" alt="六面體單元間嵌入cohesive單元.jpg" style="max-width: 760px; width: 484px; height: 274px;" width="484" height="274" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201806/1528620192337_六面體單元間嵌入cohesive單元.jpg?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/201806/1528620192337_六面體單元間嵌入cohesive單元.jpg?
展開 ABAQUS水力壓裂模擬|XFEM和Cohesive方法-多縫、交叉縫、體積縫、轉向縫、縫間干擾
ABAQUS水力壓裂模擬|XFEM和Cohesive方法
by 星辰北極星
關鍵字：單縫、多縫、交叉縫、體積縫、轉向縫、縫間干擾、儲隔層
水力壓裂，對于石油工程的朋友并不陌生，它是石油開采和增產的重要手段；也廣泛應用于地熱開采、地基處理等領域。由于畢業于石油大學，所以有很多機會接觸這方面的問題，也關注著ABAQUS在壓裂領域的應用。這個專題將分享自己在水力壓裂仿真中的一些積累，希望大家喜歡。
【主要內容】
一、課程概述
二、仿真要點介紹
2.1 ABAQUS水力壓裂模擬常用仿真方法
2.2 地應力平衡分析（Geostatic）
2.3 滲流-位移耦合分析（Soils）
2.4 材料與單位制講解
2.5 特殊的輸出需求與定義
2.6 交叉裂縫處理
三、實例講解
3.1 基于Cohesive單元的二維水力壓裂模擬
3.2 基于Cohesive單元的三維水力壓裂模擬
3.3 水力裂縫與天然裂縫相交模擬-Cohesive單元法
3.4 裂縫發育地層的水力壓裂模擬-Cohesive單元法
3.5 基于XFEM的水力裂縫轉向模擬
3.6 基于XFEM的水平井多段壓裂裂縫的縫間干擾問題研究
視頻地址：https://i.xue.taobao.com/detail.htm?spm=a2174.7765247.0.0.OHNzvF&courseId=89321
【二維水力壓裂模擬（Cohesive）】
通過這個簡單的案例講述采用Cohesive單元模擬水力壓裂的基本技巧，讓大家掌握注液、停泵憋壓等基本設置，以及前后處理的一些技巧。
展開 基于cohesive單元斷裂損傷問題
大家好，我在使用COHESIVE單元模擬晶體壓縮斷裂失效的時候，總是出現奇異值錯誤，COHESIVE單元不能按照設定的單元參數進行單元刪除。我想知道有什么方法可以解決這種錯誤？
cohesive單元
cohesive單元模擬復材膠層，如何在ls_dyna中定義其section和Mat,謝謝
內插0厚度cohesive單元以模擬分層 ￥20
內插0厚度cohesive單元以模擬分層
模擬過程采用puck子程序，有錄制整個建模操作視頻，可贈送復合材料層合板快速建模插件!
cae，inp文件及ODB文件，操作視頻（注意：不含PUCK子程序，只供學習參考使用）
cohesive單元模擬三維壓裂，裂縫形態張開為什么不是從我設置的注入點開始
<div contenteditable="false" width="100%"><jsk id="C_Play100081fcd66c71f093e56632b68f0102" videoid="100081fcd66c71f093e56632b68f0102" duration="5秒"><img src="https://img.jishulink.com/static/web/youku-case.png"></jsk></div><p>用cohesive單元法模擬三維水力壓裂過程，跟著星辰的教學視頻做的，為什么我計算完的結果PFOPEN云圖，初始的裂縫張開不是在XY平面上，而是凹進去一點，檢查了注入點位置是（0，25，0），是位于XY平面上的</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/202512/attachment/b195afe68b85407c87cb188ac4858fc1.png" style="display: inline-block;" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202512/attachment/b195afe68b85407c87cb188ac4858fc1.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202512/attachment/b195afe68b85407c87cb188ac4858fc1.png?
展開 利用ABAQUS進行巖土內部斷裂破壞的cohesive單元分析研究
問題引出
我們知道，ABAQUS中經常用于模擬裂紋擴展或斷裂行為的是Cohesive單元，Cohesive單元可理解為一種準二維單內聚單元，可以將它看作被一個厚度隔開的兩個面，這兩個面分別和其他實體單元連接。這種單元在很多行業中的結構關于損傷仿真研究方面經常用到。為此，本文通過建立金屬板的膠合模型，用cohesive單元模擬結構的損傷演化。
2. 模型說明
兩塊金屬板用膠結合在一起，在法向拉力作用作用下將兩塊板分開，分析在對金屬板加載過程中膠層的應力應力及失效過程。金屬板層尺寸為10×10×1mm，膠層厚度為0.1mm，有限元模型如圖1所示，左右兩層體單元為金屬，中間一層為厚度為0的Cohesive單元，此次仿真用的單位制系統是mm、N、MPa。
圖1金屬板膠接模型
3有限元分析
利用ABAQUS進行本次Cohesive單元損傷演化分析步驟如圖2所示，主要包括：創建部件及劃分網格、創建材料并給部件賦予材料屬性、裝配、創建參考點和剛體約束、創建分析步、設置輸出變量、創建邊界條件及施加位移載荷、創建分析作業并提交分析、可視化處理，其中在兩個仿真環節中會設計到cohesive單元的設置及后處理操作，因此，本文著重分析這兩個方面的內容。在創建材料賦予材料屬性這里，軟件中是通過單擊工具箱中assign section，單擊sets按鈕，在region assignment對話框中選擇Sect-cohesive，單擊ok完成，具體操作界面見圖3所示，其他部件操作依次類推。此外在最后的可視化處理操作在后續介紹。
圖2分析步驟
圖3 region section界面設置
3可視化后處理操作
具體在ABAQUS中的操作見附件cae格式文件，最終的結果如下各圖所示。
展開 轉載，復合材料分析中Cohesive單元建模及損傷簡介
1．Cohesive單元建模
使用內聚力模型（cohesivezone）模擬裂紋的產生和擴展，需要在預計產生裂紋的區域加入cohesive層。建立cohesive層的方法主要有：
方法一、建立完整的結構（如圖1（a）所示），然后在上面切割出一個薄層來模擬cohesive單元，用這種方法建立的cohesive單元與其他單元公用節點，并以此傳遞力和位移。
方法二、分別建立cohesive層和其他結構部件的實體模型，通過“tie”綁定約束，使得cohesive單元兩側的單元位移和應力協調，如圖1（b）所示。
圖1.建模方法
上述兩種方法都可以用來模擬復合材料的分層失效，第一種方法劃分網格比較復雜；第二種方法賦材料屬性簡單，劃分網格也方便，但是裝配及“tie”很繁瑣；因此在實際建模中我們應根據實際結構選取較簡單的方法。
2. 材料屬性
應用cohesive單元模擬復合材料失效，包括兩種模型：一種是基于traction-separation描述；另一種是基于連續體描述。其中基于traction-separation描述的方法應用更加廣泛。
而在基于traction-separation描述的方法中，最常用的本構模型為圖2所示的雙線性本構模型。它給出了材料達到強度極限前的線彈性段和材料達到強度極限后的剛度線性降低軟化階段。注意圖中縱坐標為應力，而橫坐標為位移，因此線彈性段的斜率代表的實際是cohesive單元的剛度。曲線下的面積即為材料斷裂時的能量釋放率。因此在定義cohesive的力學性能時，實際就是要確定上述本構模型的具體形狀：包括剛度、極限強度、以及臨界斷裂能量釋放率，或者最終失效時單元的位移。常用的定義方法是給定上述參數中的前三項，也就確定了cohesive的本構模型。
展開 批量插入0厚度cohesive單元模擬開裂
</p><p>2 采用ABAQUS內置的裂紋模擬技術手段</p><p>主要是通過采用ABAQUS提供的一些模擬方法實現真裂紋的模擬，主要包括：圍道積分法、debond節點解綁（準則：臨界應力、COD、裂紋長度與時間、VCCT、低周疲勞）、cohesive element、cohesive surface、xfem（LEFM和粘性片段法）等等。</p><p>3 自定義材料笨狗或單元笨狗（umat或uel）</p><p>主要是通過自定義損傷材料笨狗或者單元笨狗模擬裂紋擴展，主要包括：usdfld、vusdfld、umat、vumat、uel等等。</p><p>ABAQUS中斷裂模擬的方法有很多，關鍵是結合自己的課題及方向，選擇最為合適的模擬方法，本人主攻斷裂失效模擬分析，而且有很多年的經驗，對于ABAQUS中的斷裂失效模擬方法都非常熟悉，可以快速地選擇最為合適你課題的模擬方法，如果做斷裂失效的朋友們遇到任何相關問題，大家可以共同探討（qq：1057593923）。
展開 Abaqus纖維復合材料三點彎曲力學仿真模型-內插0厚度cohesive單元以模擬分層 ￥89
內插0厚度cohesive單元以模擬分層
</div><div contenteditable="false" width="100%">
模擬過程采用puck子程序，有錄制整個建模操作視頻，可贈送復合材料層合板快速建模插件!
</div><div contenteditable="false" width="100%">
內附VUMAT子程序，cae，inp文件及ODB文件，操作視頻
</div><p><br></p><p><br></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/202505/attachment/4357e76cf82148d19ea20bb5c10420b7.png" style="display: inline-block;" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202505/attachment/4357e76cf82148d19ea20bb5c10420b7.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202505/attachment/4357e76cf82148d19ea20bb5c10420b7.png?
展開 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）
Abaqus纖維復合材料蜂窩板落錘沖擊仿真模型
內插0厚度cohesive單元以模擬分層
模擬過程采用puck子程序，有錄制整個建模操作視頻，可贈送復合材料層合板快速建模插件及蜂窩建模插件!
cae ￥20
</div><div contenteditable="false" width="100%">
內插0厚度cohesive單元以模擬分層
</div><div contenteditable="false" width="100%">
模擬過程采用puck子程序，有錄制整個建模操作視頻，可贈送復合材料層合板快速建模插件及蜂窩建模插件!
</div><div contenteditable="false" width="100%">
cae,inp文件及ODB文件，操作視頻(注意：并未含puck子程序，僅作學習參考)
</div><p><br></p>
展開 cohesive單元模擬二維水力壓裂，運行了100多步報錯，為什么角落會出現孔隙壓力負值？
采用cohesive單元全局插入模擬裂縫擴展。儲層物性參數：彈性模量30GPa，泊松比0.25，流體比重980N/m^3，滲透系數1e-7m/s，孔隙比0.1。cohesive單元參數：彈性類型為面作用力，彈性模量30GPa，損傷準則采用最大正應力準則，抗拉強度為6MPa，抗壓和抗剪切強度為100MPa，損傷演化類型為位移，破壞位移為0.001mm，損傷穩定粘性系數為1e-5，液體泄漏頂部系數和底部系數為1e-14m/Pas，間隙流類型為Newtonian，粘性0.1Pas。指派單元類型中cohesive單元粘性及厚度為0.01。水平井段長40，角度為北偏西20°，水平井段均勻分布8段長度為0.4的直線段作為射孔和注入點位置，在模型關鍵字里定義為initial gap初始損傷單元作為起始裂縫。采用超靜水壓力系統，初始地層孔隙壓力為0。實體單元basement應力場為S11=-10e6,S22=-5e6,S12=S33=0。注入點載荷為-0.01m^2/s，有幅值緩沖。注入時間步長為10s。
模型運行了136步3秒不到出現不收斂：Time increment required is less than the minimum specified。右上角出現了孔隙壓力負值，查看了邊界條件，設置了四邊位移自由度為0，孔隙壓力也為0。將應力場改為S11=-10e6,S22=0,S12=S33=0，重新運行，模型運行到200多步四秒不到依然報錯。將注入載荷縮小成-0.001，這次可以運行成功，但裂縫寬度也縮小很多。
展開 cohesive界面單元VUMAT子程序 ￥20
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 cohesive界面單元UMAT子程序 ￥20
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 