粘結
關注創建者：薩菲羅斯 創建時間：2017-01-02
粘結的視頻教程
鄰近點匹配算法快速實現無粘結曲線預應力混凝土or考慮粘結滑移的曲線預應力混凝土
采用基于鄰近點匹配算法的ABAQUS CAE插件，在CAE界面快速實現無粘結預應力筋或在曲線鋼筋上實現粘結滑移。 簡介：同濟大學土木工程研究生研發，用于快速實現鋼筋混凝土構件中鋼筋（包含曲線鋼筋、螺旋箍筋與斜鋼筋）與混凝土粘結滑移的ABAQUS 插件。 若有插件使用需求，歡迎聯系作者。
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ABAQUS SCI論文復現——往復荷載作用下鋼筋混凝土粘結滑移微觀捏縮行為精細化模擬
精細化有限元分析中，通常會考慮鋼筋和混凝土間的粘結滑移行為。ABAQUS中常見的考慮粘結滑移方法是在鋼筋與混凝土間插入非線性彈簧單元或連接器單元（即第一期教程提出的采用臨近點匹配算法建立鋼筋與混凝土粘結滑移方法）。這種方式建立的粘結滑移仍有以下兩個問題值得討論： 1、 輸入的粘結滑移本構為鋼筋從混凝土中單調拔出的粘結滑移曲線。
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abaqus連接器單元模擬粘結滑移的纖維網UHTCC鋼筋混凝士柱滯回性能—建筑結構學報復現
影響捏縮最重要的原因是鋼筋與混凝土的粘結滑移。常見考慮粘結滑移的方法有鋼筋子程序或在鋼筋與混凝土節點上添加粘結滑移單元。采用子程序做出的捏縮是通過折減鋼筋加卸載剛度的“偽捏縮”，并不能直接反應粘結滑移的機理。在鋼筋與混凝土節點上添加粘結滑移單元，直接反應了粘結滑移的力學行為，最為客觀的實現了粘結滑移。
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粘結的實例教程
粘結劑噴射金屬3D打印目前在國內還處于初期發展階段，墨科瑞創始人兼總經理李昕向南極熊表示，“墨水之所以能研制成功，是墨科瑞團隊與易制科技（華科增材中心）、中科院金屬所、中南大學、先臨三維等單位和個人通力協作而獲得的成果。目前國內相關研發設備、墨水、粉末、工藝等的公司和團隊都還處于單打獨斗的狀態。希望今后能有更多的院校、公司、團隊和個人加入進來，建立起良好的生態鏈，大家添磚加瓦，各盡所長，共同促進粘結劑噴射金屬3D打印在中國的蓬勃發展?！?國內粘結劑噴射3D打印技術開放
2021年3月，國內為數不多的做粘結劑噴射金屬3D打印機的武漢易制科技，通過南極熊公開了的粘結劑噴射3D打印套件包，包括系統軟件、打印驅動卡、多頭分配卡、噴頭供墨系統等，引起業內的強烈關注。
△3D打印的鞋模具
把粘結劑噴射金屬3D打印系統開源之后，將會大大降低進入門檻，刺激產業更快發展：
有基本控制技術的團隊就能制造出3DP金屬3D打印機；
如果有材料開發能力，在此基礎之上可以進行材料開發和工藝改進；
有工業設計能力的團隊還可以美化打印機外觀。
而且本系統是功能模塊化設計，就是說每個運動都可以單步動作，開發者可以任意設計組合各種功能。甚至專業的用戶可以通過調整波形來適應不同的墨水粘合劑。
關于長沙墨科瑞網絡科技有限公司
長沙墨科瑞網絡科技有限成立于2019年，專業從事特種間接金屬3D打印技術（材料、設備、工藝）的研發、生產。目前專注的領域包括：
★“特種間接金屬3D打印技術”（燒結無收縮、無變形；擁有自主知識產權）。
★粘結劑噴射（3DP）墨水（環保水性；適用金屬粉末、陶瓷粉末）。
★粘結劑噴射金屬3D打印金屬粉末（包括金屬陶瓷粉末）。
★金屬粘土（不銹鋼、銅、鋁、銀、鈦合金、高溫合金、……）。
展開 金屬粘結劑噴射技術作為一種能夠實現批量制造的3D打印工藝，一直被業界關注，但很大程度上仍停留在關注的層面。尤其對于國內來說，開發商數量非常稀少，相關用戶更是沒辦法和基于激光的SLM技術相提并論。需要特別指出的是，粘結劑噴射技術雖廣受期待，但仍有很多關鍵因素需要關注，在批量化制造方面更是存在挑戰。本文歸屬《粘結劑噴射金屬3D打印專題二》。
粘結劑噴射技術工藝原理
粘結劑噴射技術實際上在上世紀90年代就已開發出來，該技術在制造速度和制造成本上都具有顯著優勢；3D打印技術參考曾經將粉末床熔融工藝與粘結劑噴射工藝進行過比較，后者的優點非常之多，如打印過程中無需支撐、不會產生內應力、材料更加豐富而且打印過程中零件也可以互相堆疊等等。
打印過程無支撐、可堆疊
由于金屬粉末并不會像在激光成型中那樣容易粘附在零件表面，所以粘結劑噴射成型的金屬零件無論上表面還是下表面均具有相同的表面質量，這對于零件的設計約束得到了進一步釋放。可以說，粘結劑噴射技術所能成型的零件在復雜程度方面比粉末床熔融工藝可以更具靈活性。
圓形噴嘴截面：上部為無支撐結構的粘結劑噴射成型；下部為內部含有不同數量支撐的SLM成型
但用戶不能憑借這些優勢就急急忙忙上線該工藝的制造平臺，在決定使用粘結劑噴射這一未經批量生產驗證的技術時，考慮因素不僅包括技術本身，還涉及很多與它相關的其他因素，對整個工藝鏈的充分認識是決策的基礎。對粘結劑噴射成型的討論要擴展到構建過程之外，獨立于機器或制造商，必須在工藝鏈中解決某些問題，了解相互依賴的各種工藝因素。
展開 <p><span style="background-color: rgba(0, 0, 0, 0);">粘結滑移行為是結構工程精細化有限元的重要部分。常見的應用場景例如FRP加固結構中的粘結界面、新舊混凝土疊合面、鋼筋和混凝土的粘結界面等。相比綁定/內置，考慮粘結滑移的模型可能出現變形增大，峰值位移相對滯后，剛度相對較低，滯回曲線捏縮等宏觀現象，但對模型本身粘結力和滑移大小等微觀行為的查看使用者通常不知如何處理。今天喵星人就通過一個視頻教會大家如何提取ABAQUS中的粘結-滑移。</span></p><p><br></p><p class="ql-align-center"><strong style="color: rgb(38, 38, 38);">1.</strong><strong style="color: rgb(0, 0, 0);">Cohesive</strong></p><p><span style="background-color: rgba(0, 0, 0, 0);">在加固結構、疊合構件等相互作用表面通常采用Cohesive考慮界面間的粘結滑移。本案例為喵星人論文復現課程“ABAQUS碩士學位論文/SCI論文復現—FRP加固RC梁四點彎曲脫粘過程”，模型如下圖。
展開 Digital Metal材料性能數據（含新推出的純銅）
鋁合金是汽車和航空航天業中最常用的金屬之一，但其在粘結劑噴射成型技術中一直面臨挑戰，其主要原因是在打印完成后的燒結過程中容易導致鋁合金燃燒。不過在今年3月， ExOne已經成功實現了現了6061鋁合金粘結劑噴射3D打印。
ExOne粘結劑噴射技術可用于3D打印的鋁合金
銅的粘結劑噴射成型一直在被研究，2015年的一項研究使用Exone的打印機證明了銅的可打印性，同時也闡明純金屬粘結劑噴射成形面臨的一個主要挑戰是提高零件的燒結性和致密性。不過，純銅的粘結劑噴射成型也已經被克服。今年2月，Digital Metal宣布推出純銅3D打印材料，成為第一個為粘結劑噴射3D打印系統提供官方認證的純銅材料和工藝的設備商。
Digital Metal粘結劑噴射技術3D打印的純銅
粘結劑噴射工藝雖然簡單，但是，優化設備、粘結劑、粉末和后處理步驟，提供市場所需的每種粉末的精確密度和材料冶金性能，是一項嚴肅的工作。目前，粘結劑噴射成型技術已用于汽車、航空航天、國防、能源和消費類應用的精密最終用途零件制造，其應用潛力和挑戰同在。
展開 南極熊導讀：粘結劑噴射金屬3D打印技術（BJ，Binder Jetting）近年從眾多的金屬3D打印技術中脫穎而出，已在全球形成一種強勁的趨勢；可能比SLM激光金屬3D打印技術有著更大規模工業應用潛力，今年大眾汽車和福特汽車紛紛宣布使用粘結劑噴射3D打印技術批量生產汽車零件。但與粘結劑噴射技術相關墨水、噴頭、燒結等核心技術一直被國外巨頭把持，成為國內相關領域的“卡脖子”技術。
南極熊不久前曾報道過，長沙墨科瑞公司成功研發出兩款環保型水性粘結劑噴射金屬3D打印用墨水，填補了國內空白。
2021年國慶假期剛過，南極熊獲悉，長沙墨科瑞研制成功獨特的粘結劑噴射金屬3D打印低溫燒結技術。
△低溫燒結后得到的金屬3D打印零件
01
粘結劑噴射金屬3D打印的優勢及挑戰
粘結劑噴射金屬3D打印技術（BJ，Binder Jetting），以高效的大幅面打印速度、高精度、高復雜結構、無支撐、多材料組合等，也已形成技術、成本等綜合競爭優勢。
然而，粘結劑噴射金屬3D打印技術（BJ）的進一步發展同樣面臨諸多挑戰。
除了相關裝備（噴頭、控制板卡）、材料（粘結劑、納米墨水）等“卡脖子”技術外，業內人士都知道，很大的挑戰還來自于后處理燒結技術。在金屬“生坯”的后處理冶金燒結過程中，會不可避免地出現收縮、非對稱變形等難以克服的技術問題。
打印的金屬“生坯”部件越大，出現的收縮、非對稱變形也會越大。這也是傳統的粉末冶金、MIM（金屬注射成型）不能制作大件的根本原因。
金屬“生坯”后處理燒結中出現的收縮、非對稱變形問題，同樣阻礙國外巨頭的發展。據了解，國外從事粘結劑噴射金屬3D打印技術（BJ）的公司，大都希望通過發展各種仿真燒結軟件或者開發金屬納米粘結劑來解決收縮和變形難題。
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綁定、無摩擦與摩擦接觸的對比分析1個月前
本案例比較了使用不同類型接觸的模擬結果:粘結接觸、摩擦接觸和無摩擦接觸。結果強調了選擇真實接觸類型的重要性。
目標：
1、比較粘結、無摩擦和摩擦接觸
2、理解選擇正確接觸類型的重要性
步驟：
對梁柱節點建模，考慮梁與柱之間的摩擦接觸
1、打開Ansys Workbench，創建一個"靜力結構"分析，檢查單位。
傳統上，界面粘結-滑移關系通常通過單搭接或雙搭接剪切試驗中 FRP 的應變測量結果進行反演獲得。本文提出了一種新型方法，在同時考慮機械作用與熱變形不相容影響的前提下，基于接頭加載端測得的荷載–位移曲線來確定界面粘結-滑移關系。該方法無需預先假設粘結-滑移關系的函數形式，從而具有更高的通用性和客觀性。
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。
，并且賦予了彈性+塑性+損傷參數，用的是fib2010中的粘結滑移本構。
而切向粘結則通過剪應力分量S13/S23獲得，如圖所示。
在板片的接觸界面處規定了一個粘結溫度，以此來模擬工具后面的焊接過程。當接觸表面的溫度超過這個粘結溫度時，接觸狀態就會轉變為粘結狀態
優化纖維方向、層數、厚度分布
數據驅動算法（ML/AI）
材料性能預測、損傷識別
使用機器學習/深度學習對力學性能或固化過程建模
斷裂力學算法（XFEM, CZM）
裂紋擴展與層間脫粘
XFEM擴展有限元、Cohesive Zone Method粘結層算法
別著急，再看看本期案例的大前提：通常應用于一個方向尺寸遠小于另外兩個方向的結構，且必須忽略混凝土板中鋼筋的粘結滑移行為。若是精細化的滯回模擬，這種情況下鋼筋混凝土的粘結滑移行為不能忽略，因此板殼單元無法應用?？偠灾?，每種分析技術都有各自的應用場景，具體問題具體分析方是永恒的真理！
希望喵星人的技巧對您所有幫助！
</p><p>構件表面、截面、邊界的可視化：法線方向、法向載荷、接觸壓力、界面粘結狀態等。</p><p class="ql-align-justify"><strong>導出派生量與統計分析</strong></p><p>計算并顯示派生量：Von Mises、主應力、等效應變、應變能、塑性能、疲勞參數、斷裂指標等。
