膠合失效仿真的案例
Abaqus基礎(chǔ)教程13--膠合失效仿真
膠合是電子行業(yè)中常見的連接方式，Abaqus中常用cohesive單元或者cohesive接觸兩種方法進(jìn)行膠合失效仿真，這兩種方式操作方法有所差別，但結(jié)果一般大同小異。
本例模型比較簡單，建模過程從略，使用靜態(tài)分析，使用cohesive單元時需要創(chuàng)建膠合元素的實(shí)體，通過賦予材料屬性的方式模擬結(jié)構(gòu)的脫粘，創(chuàng)建如下：
設(shè)置單元類型為COH2D4：
對膠接面和膠體設(shè)置綁定約束，如下：
設(shè)置張開位移為6mm:
設(shè)置完成，求解，查看應(yīng)力云圖如下：
同樣，對于使用接觸的方式定義膠接，設(shè)置接觸屬性如下：
其余條件保持不變，求解應(yīng)力如下：
兩種方式力與位移關(guān)系對比如下：
展開 基于ABAQUS的橡膠懸置膠合件剛度仿真計算
橡膠懸置膠合件作為發(fā)動機(jī)懸置系統(tǒng)的重要組成部分，其靜態(tài)力學(xué)特性對汽車的操縱穩(wěn)定性起著重要作用，同時也是進(jìn)行橡膠懸置動態(tài)特性預(yù)測的基礎(chǔ)。然而由于橡膠懸置復(fù)雜多變的結(jié)構(gòu)形狀以及橡膠材料復(fù)雜的非線性特性，目前并沒有理想的模型或解析公式可以準(zhǔn)確地描述其彈性特性與結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系，因而橡膠懸置的結(jié)構(gòu)設(shè)計也沒有確定的方法，大多采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計和試驗(yàn)修正的方法。
本文將以一個懸置膠合件仿真的實(shí)例講解一下如何利用ABAQUS來獲取其三個方向的靜態(tài)特性。所用膠合件的數(shù)模圖如圖1所示。其設(shè)計圖紙上標(biāo)注的三向剛度如表1所示，膠料硬度是邵氏50±5度。
圖1 膠合件結(jié)構(gòu)
表1設(shè)計要求
1、 網(wǎng)格劃分
采用HYPERMESH對圖一懸置進(jìn)行網(wǎng)格劃分到的有限元模型如圖2所示。
2、材料設(shè)置
把劃分好的網(wǎng)格導(dǎo)入ABAQUS中，設(shè)置其材料參數(shù)，由于不同本構(gòu)模型對橡膠懸置膠合件剛度計算結(jié)果有一定的影響。結(jié)合何小靜，上官文斌發(fā)表的《橡膠隔振器靜態(tài)力－ 位移關(guān)系計算方法》一文的研究結(jié)果表明，Mooney-Rivlin 模型的計算精度最高，其相對誤差均小于10%，所以本文采用M-R模型進(jìn)行計算。50度膠料的M-R材料常數(shù)C10=0.2969，C01=0.0584。
3、剛度求解
3.1求解X方向剛度
按表 1要求，做如下設(shè)置：在Z方向先預(yù)載8mm，再在X向加載500N。取值0~5.6mm,對X向靜剛度進(jìn)行求解。
展開 基于Mott隨機(jī)失效的榴彈型自然破片動爆飛散仿真 ￥69.33
基于Mott隨機(jī)失效的榴彈型自然破片動爆飛散仿真
關(guān)鍵詞：S_ALE算法、Mott隨機(jī)失效、榴彈型、自然破片、動爆過程
破片類型：自然破片
耦合算法：S_ALE
失效類型：有/無隨機(jī)失效
榴彈落速：100m/s；800m/s
計算結(jié)果：
戰(zhàn)斗部800m/s落速動爆時破片最高速度2713m/s，戰(zhàn)斗部100m/s落速動爆時破片最高速度2137m/s，落速升高可有效提高破片飛散峰值速度，增強(qiáng)單體破片殺傷作用。
施加隨機(jī)失效與否，幾乎不影響破片飛散速度，但有隨機(jī)失效時殼體破壞效果更好、連片更少，更接近實(shí)際狀態(tài)。
付費(fèi)文件包括：4個K文件，800m/s和100m/s的有/無隨機(jī)失效的榴彈型自然破片動爆飛散仿真K文件和答疑聯(lián)系方式。
計算結(jié)果動畫：
①800m/s落速；含隨機(jī)失效
②800m/s落速；不含隨機(jī)失效
③100m/s落速；含隨機(jī)失效
④100m/s落速；不含隨機(jī)失效
展開 準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)的斷裂失效仿真 ￥100
對于結(jié)構(gòu)件受拉壓彎扭后發(fā)生的斷裂失效，如果采用靜力學(xué)分析方法，會得到應(yīng)力分布，但無論外力多大都無法觀察到斷裂效果。雖然采用動力學(xué)分析方法可以實(shí)現(xiàn)斷裂效果，但時間步長較小而求解時間長導(dǎo)致求解效率低。所以提出一種基于準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)的斷裂失效的仿真方法。
超高強(qiáng)鋼材料碰撞失效行為仿真預(yù)測技術(shù)研究
仿真結(jié)果顯示，采用上述的網(wǎng)格尺寸修正設(shè)置方法，在剪切(平均應(yīng)力狀態(tài)～0.1)、單軸（平均應(yīng)力狀態(tài)～0.44）以及等雙拉（平均應(yīng)力狀態(tài)～0.66）工況下，1～4 mm網(wǎng)格模型失效行為仿真預(yù)測結(jié)果較為一致，但對于缺口拉伸三種工況（平均應(yīng)力狀態(tài)0.45～0.57），不同網(wǎng)格尺寸模型仿真結(jié)果差異性較大，大網(wǎng)格尺寸模型失效行為預(yù)測顯著滯后。與1 mm網(wǎng)格模型相比，各工況4 mm網(wǎng)格模型仿真失效位移最大偏差達(dá)到85%（圖3）。
圖3 默認(rèn)網(wǎng)格尺寸修正設(shè)置下不同網(wǎng)格尺寸仿真結(jié)果
為提高不同網(wǎng)格尺寸模型失效行為預(yù)測結(jié)果一致性，采用如圖4所示的自定義應(yīng)力三軸度修正曲線替代現(xiàn)有的分段線性修正曲線。該設(shè)置方法可以在R11.0版本之后的求解器中，通過定義網(wǎng)格尺寸修正曲面來實(shí)現(xiàn)。對于R11.0版本之前的求解器，則可以采用多個*MAT＿ADD＿EROSION關(guān)鍵字來等效實(shí)現(xiàn)。采用新網(wǎng)格尺寸修正設(shè)置方法后，6種加載工況不同網(wǎng)格尺寸仿真力-位移曲線如下圖5所示。與默認(rèn)網(wǎng)格修正設(shè)置方法相比，自定義應(yīng)力三軸度修正曲線方式不同網(wǎng)格尺寸預(yù)測結(jié)果趨于一致，與1 mm網(wǎng)格模型相比，各工況4 mm網(wǎng)格模型仿真失效位移最大偏差由85%下降至9.8%。
圖4 網(wǎng)格尺寸修正系數(shù)曲線
圖5 自定義應(yīng)力三軸度網(wǎng)格尺寸修正設(shè)置下不同網(wǎng)格尺寸仿真結(jié)果
5 結(jié)論
a.對比研究了LS-DYNA求解器典型的失效模型原理。GISSMO失效模型綜合考慮了非線性加載歷程、非線性損傷累積、損傷-應(yīng)力耦合以及單元尺寸修正等問題，可以較好地描述材料損傷累積過程，在對超高強(qiáng)鋼材料碰撞失效行為仿真預(yù)測精度有較高要求時，推薦使用該模型來進(jìn)行表征。
展開 【案例分享】侵切仿真-材料失效
【案例分享】侵切仿真-材料失效
實(shí)體部件的侵切仿真，圓柱體高速（2000m/s）撞擊平板，并穿越厚板，其中左側(cè)模型由于接觸設(shè)置存在問題，因此未能形成貫穿孔；而右側(cè)模型設(shè)置合力的接觸，實(shí)現(xiàn)了入射物體的貫穿，并形成貫穿孔。通過這個仿真，表明Abaqus能實(shí)現(xiàn)諸如：爆破、開挖、切削等仿真過程。
源自幫助文檔案例手冊2.1.4
inp文件請到幫助文檔案例手冊2.1.4中下載
公眾號【星辰北極星】回復(fù)“侵切仿真”獲得cae文件（abaqus2017）
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展開 基于Abaqus的結(jié)構(gòu)斷裂失效建模與仿真分析 ￥5
該文檔是Abaqus官方培訓(xùn)時的教程，共633頁，里面對斷裂失效領(lǐng)域常見問題的理論模型及Abaqus操作進(jìn)行了詳細(xì)剖析，具有非常強(qiáng)的應(yīng)用價值。文檔中的圖片均為高清彩圖，便于讀者進(jìn)行針對性的仿真建模計算。
巖石內(nèi)部水力壓裂破壞失效仿真分析
1背景與目的
我們知道cohesive單元常常被用來模擬裂紋損傷，在巖石內(nèi)部壓裂的仿真中同樣如此，通過cohesive單元嵌入、定義失效準(zhǔn)則可以很好地再現(xiàn)裂紋損傷現(xiàn)象，相對于試驗(yàn)，這是仿真無與倫比的巨大優(yōu)勢。本文通過ABAQUS分析技術(shù)，應(yīng)用cohesive單元來模擬水力裂縫的現(xiàn)象。
2問題描述
模型為水力壓裂施工的目標(biāo)地層，地層深度為2000m，壓裂目標(biāo)層厚度10m，上下層厚度均為20m，巖土層參數(shù)和地應(yīng)力條件見表1所示，施工采用的壓裂液黏度為1，施工為定排量施工，注液峰值為0.6m3/min，注入總時長300s，其中前30s為注液提速階段，注入點(diǎn)位于目標(biāo)層中點(diǎn)。
展開 螺栓失效的熱力耦合疲勞仿真分析
研究背景
1、螺栓失效風(fēng)險分析的必要性
螺栓被稱為“工業(yè)之米”，是應(yīng)用最廣泛的基礎(chǔ)零件之一。緊固件是傳遞載荷的重要連接節(jié)點(diǎn)，其可靠性與整個裝備或結(jié)構(gòu)的安全可靠運(yùn)行密切相關(guān)。隨著制造業(yè)水平的提高和對產(chǎn)品可靠性的愈發(fā)重視，對緊固件失效的關(guān)注度也越來越高。失效分析是提高產(chǎn)品可靠性的重要途徑，有助于改進(jìn)設(shè)計、預(yù)防事故發(fā)生，主要分析內(nèi)容為：
(1) 緊固件失效、松動仿真模型；
(2) 預(yù)測失效原因、失效模式及位置；
3)與實(shí)驗(yàn)對比，得出仿真精度。
滾子鏈失效動力學(xué)仿真CAE文件 ￥20
滾子鏈條的負(fù)載下斷裂失效分析，輸出位移-負(fù)載曲線。
設(shè)計仿真 | 圓柱齒輪齒面斷裂失效風(fēng)險評估與改進(jìn)方法
?(a)+(e) = 未知的，該標(biāo)準(zhǔn)沒有給出組合循環(huán)次數(shù)的方法，因此這由用戶決定，直到業(yè)界就失效極限達(dá)成進(jìn)一步協(xié)議。
使用示例
工程師觀察到某些齒輪的故障不是通常的點(diǎn)蝕或彎曲失效模式，他們想檢查確認(rèn)此失效是否是由于齒面斷裂引起，如果是，將提出預(yù)防措施防止再次發(fā)生此類問題。
在Romax建立的齒輪箱仿真模型中，選擇齒輪的載荷工況，檢查模型中的材料屬性是否與測量的制造齒輪中的屬性相匹配。
焊點(diǎn)失效的熱振耦合疲勞仿真分析
3.5 邊界條件設(shè)置
不同輸入及PCB邊界條件對焊點(diǎn)振動疲勞可靠性將會產(chǎn)生影響——外因
3.6 測試與建立仿真模型
? 測試確定產(chǎn)品仿真等效阻尼
? 測試確定產(chǎn)品等效材料模型
? 建立整體振動響應(yīng)分析仿真模型
△圖6：關(guān)鍵焊點(diǎn)有限元分析
4、振動實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬方法研究（模型驗(yàn)證）
? 測算PCB中心撓度值
? 隨機(jī)振動試驗(yàn)
? 實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)果的對比
5、熱振耦合條件下焊點(diǎn)失效機(jī)理研究
5.1 板級熱振耦合實(shí)驗(yàn)設(shè)計（將PCB板組裝到振動臺）
5.2 熱振耦合條件下溫度載荷設(shè)定
5.3 板級熱振耦合實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值仿真
△圖7：不同PCB板不同溫度循環(huán)之后的功率譜密度
△圖8：五個循環(huán)后計算功率譜密度與測試功率譜密度比較
△圖9：熱振耦合后的焊點(diǎn)開裂行為
6、焊點(diǎn)損傷機(jī)理研究
? 基于疲勞實(shí)驗(yàn)與SEM研究損傷起源與擴(kuò)展
? 觀察裂紋早期位置研究裂紋萌生規(guī)律
? 通過觀察焊點(diǎn)完全失效路徑研究裂紋擴(kuò)展路徑
? 分析裂紋在層間擴(kuò)展路徑研究焊點(diǎn)破壞模式
△圖10：熱振耦合后的焊點(diǎn)開裂行為
備注：
IMC是Intermetallic compound之縮寫，筆者將之譯為"介面合金共化物"。廣義上說是指某些金屬相互緊密接觸之介面間，會產(chǎn)生一種原子遷移互動的行為，組成一層類似合金的"化合物"，并可寫出分子式。在焊接領(lǐng)域的狹義上是指銅錫、金錫、鎳錫及銀錫之間的共化物。其中尤以銅錫間之良性Cu6Sn5(Eta Phase)及惡性Cu3Sn(Epsilon Phase)最為常見，對焊錫性及焊點(diǎn)可靠度(即焊點(diǎn)強(qiáng)度)兩者影響最大。
展開 Ansys連接件結(jié)構(gòu)失效仿真分析【今日16:00直播】
10月10日，Ansys官方『Ansys連接件結(jié)構(gòu)失效仿真分析』研討會為您展開講解針對連接件結(jié)構(gòu)失效原因的分析及解決方案，感興趣的下滑預(yù)約學(xué)習(xí)??
時間：10月10日（星期二），16：00-17：00
內(nèi)容簡介：
連接結(jié)構(gòu)的可靠性和穩(wěn)定性，直接關(guān)系著系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)的安全和性能；連接件的失效原因很多，針對最主要和關(guān)鍵的失效模式，介紹Ansys相應(yīng)的解決方案：
1. 螺栓退扭松動仿真
2. 焊點(diǎn)焊縫疲勞分析
3. 膠水脫粘分層失效分析
講師：
劉艷莊 | Ansys China 高級工程師
力學(xué)碩士，十年的力學(xué)分析與仿真應(yīng)用，主要負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)產(chǎn)品Mechanical，工作重點(diǎn)是有限元仿真的技術(shù)支持及推廣。
形式：線上
費(fèi)用：免費(fèi)
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- -THE END- -
展開 基于ABAQUS的超高性能混凝土UHPC單元失效刪除仿真模擬
利用關(guān)鍵詞*Concrete failure來實(shí)現(xiàn)，UHPC混凝土單元失效刪除的仿真模擬
目前只能通過動態(tài)顯式求解來定義關(guān)鍵詞
*Concrete failure，type=strain（或displacement）
拉伸開裂應(yīng)變（或位移），壓縮非彈性應(yīng)變，拉伸損傷值，壓縮損傷值
把上面兩行編輯好的關(guān)鍵詞，放到CDP本構(gòu)模型后面，如果在GUI界面定義編輯關(guān)鍵詞后，一定要去再次檢查定義的位置，否則很容易出現(xiàn)竄行，求解提示inp文件出錯。
個人建議：最好是輸出inp后，再次進(jìn)行編輯，通過job模塊提交編輯后的inp更為方便。
受壓損傷云圖1
受壓損傷云圖2
受壓損傷云圖3-開始出現(xiàn)單元失效刪除
受壓損傷云圖3-斜剪破壞
最終破壞云圖
軸心受拉開裂
中間出現(xiàn)單元失效刪除
中間單元全部失效刪除
剛度退化
剛度退化因子
荷載位移曲線
展開 基于Abaqus的vumat進(jìn)行纖維增強(qiáng)復(fù)合材料漸進(jìn)損傷與失效仿真
筆名：復(fù)材失效仿真
關(guān)鍵詞：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，航空航天，漸近損傷模型，有限元仿真，沖擊
復(fù)合材料結(jié)構(gòu)漸進(jìn)損傷研究
復(fù)合材料因其輕質(zhì)高強(qiáng)廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。當(dāng)復(fù)合材料具備復(fù)雜結(jié)構(gòu)（如連接結(jié)構(gòu)）或承受復(fù)雜工況（如沖擊載荷）時，層內(nèi)損傷的模式包括多種損傷模式纖維/基體脫粘、基體開裂和纖維斷裂，從而引起復(fù)合材料結(jié)構(gòu)漸進(jìn)失效。為了模擬這些現(xiàn)象，漸進(jìn)損傷模型（PDM）在過去二十年中常被使用并已被證明是一種有效的方法。PDM通過材料退化建模模擬損傷開始后的材料性能衰減，為預(yù)測復(fù)合材料的準(zhǔn)脆性破壞過程提供了一個準(zhǔn)確的框架。PDM軟化規(guī)律的形式由材料裂縫萌生和擴(kuò)展背后的物理機(jī)制決定，并影響初始損傷后的結(jié)構(gòu)承載能力。
連接結(jié)構(gòu)是復(fù)合材料應(yīng)用的薄弱環(huán)節(jié)，其失效涉及復(fù)雜損傷機(jī)制。對于復(fù)合材料螺栓連接結(jié)構(gòu)，開發(fā)三維漸進(jìn)損傷模型模擬多搭接結(jié)構(gòu)的失效，預(yù)測的基體失效、分層擴(kuò)展失效模式可以與實(shí)驗(yàn)對應(yīng)。對于復(fù)合材料膠接結(jié)構(gòu)，基于損傷演化模型研究了單搭接螺栓復(fù)合材料過盈配合接頭的承載行為，數(shù)值模型很好地捕捉了復(fù)材膠接平面微觀形態(tài)中的纖維斷裂和基體裂紋，表明漸進(jìn)損傷模型在應(yīng)用中具有較好精確性。
復(fù)合材料在服役過程中有可能經(jīng)受外物沖擊而產(chǎn)生可見或不可見損傷。利用漸進(jìn)損傷模型對復(fù)合材料層合板的沖擊損傷傳播過程進(jìn)行模擬，可以發(fā)現(xiàn)在整個加載過程中，不同損傷模式在層間的非均勻傳播特征。基于漸進(jìn)損傷模型建立層合板的損傷確定、逐步演化和本構(gòu)關(guān)系等損傷分析過程，能夠精準(zhǔn)預(yù)測復(fù)合材料受單次或多次的沖擊行為。
建立漸進(jìn)損傷本構(gòu)模型
建立纖維增強(qiáng)復(fù)合材料三維有限元模型，采用實(shí)體單元和內(nèi)聚力cohesive單元分布模擬復(fù)合材料層內(nèi)和層間損傷。
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