內聚力
關注創建者：復合材料力學-君莫 創建時間：2017-02-15
內聚力的視頻教程
用Hypermesh 快速給任意復雜結構界面添加零厚度內聚力單元(含2D和3D)
本視頻講解通過hypermesh快速生成任意復雜界面內聚力單元的方法，包含單空洞和多空洞復雜界面上生產方法。 本視頻以周期性纖維復合材料（周期性網格劃分方法參見我B站的免費視頻，賬號名相同）和骨料模型為例，演示零厚度內聚力單元生成方法（過程包含有厚度內聚力單元生成方法）。對于一般界面，比如平面，或凸面（球面）等，可直接通過平移實現。
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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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內聚力的實例教程
背景: 內聚力單元的使用越來越頻繁,內聚力單元也廣泛的應用于脆性材料甚至塑性材料的損傷破壞問題的有限元描述!那么如果用hm來構建內聚力單元,特別是零厚度的內聚力單元呢? 如果是用過ABAQUS的朋友可能對這個問題不屑一顧，的確ABAQUS是我目前用過在內聚力單元建立方面最好的通用前處理器軟件，特別是對于零厚度單元的構建操作極其簡易。但是畢竟并不是所有的人都用abaqus，其中很多人用慣了hm，希望能直接在hm中構建cohesive zone element， 下面就講下在hm中零厚度內聚力單元的構建方法。關鍵字： hypermesh， 零厚度內聚力單元
目標：
1.實現平板零厚度內聚力單元的構建,板子上下厚0.1m，中間插入一層零厚度單元。
2.曲面零厚度內聚力單元的構建
在如下兩者構型中中插入零厚度內聚力單元（ 1種平板結構，1種曲面體結構）
需要分如下兩步操作：
Step 1先生成含有厚度內聚力單元模型
step 2 偏置有厚度內聚力單元生成零厚度內聚力單元模型
如下（隱去另一側單元便于顯示）
下面是step by step的教程和hm的練習模型
hm的版本是2017
展開 </p><p class="ql-align-center"><strong>01</strong>內聚力單元/接觸區別</p><p>對于內聚力單元/接觸的相同之處，用戶手冊指出：</p><p>The formulae and laws that govern cohesive constitutive behavior are very similar for cohesive contact and cohesive elements. The similarities extend to the linear elastic traction-separation model, damage initiation criteria, and damage evolution laws.</p><p><strong>喵星人翻譯：</strong></p><p>控制內聚本構行為的公式和法則在內聚力接觸與內聚力單元中極為相似。包括適用于線性彈性牽引-分離模型、損傷起始準則以及損傷演化法則。</p><p>可見，內聚力接觸與內聚力單元的本構模型基本相同，在ABAQUS中的操作差異在于內聚力單元需要在材料的屬性中輸入，內聚力接觸則是在相互作用的接觸中輸入。
展開 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。
在進行真實試件計算時，需要將相鄰實體單元的三軸度參數傳遞給內聚力單元，如圖所示。
Abaqus中具體實施時，通過UVARM子程序獲得當前實體單元的應力狀態，并計算得到對應的三軸度，然后通過公共變量實現UVARM和UMAT之間的數據交換，將實體單元的相關參數傳遞給對應的Cohesive單元。計算得到的結果如下圖所示。
展開 基于usdfld的內聚力疲勞模型
之前在Abaqus Cohesive單元的疲勞UMAT － 技術鄰 (jishulink.com) 上介紹了通過umat子程序來編寫內聚力疲勞本構，實現裂紋疲勞擴展的方法。在實際計算中經常出現不收斂的情況，因此重新編寫了雙線性本構下的usdfld內聚力疲勞子程序。
在不考慮疲勞損傷的情況下，單一裂紋模式雙線性內聚力本構如圖所示
混合模式下的斷裂準則采用BK準則
損傷萌生和失效對應的等效張開位移分別為
和
疲勞損傷采用roe提出的損傷演化方程
考慮疲勞損傷后的內聚力本構如圖所示
這里同樣假設卸載以及法向壓縮不會累積疲勞損傷。
建立三點彎曲模型對疲勞裂紋擴展進行了模擬，計算結果如圖所示
斷裂過程
跨中載荷位移曲線
損傷演化過程
跨中底部單元的應力應變關系
更新預告：早期混凝土熱-濕-力多場耦合分析，編寫了基于水化度理論和考慮熱學參數變化的溫度場計算子程序（umatht和film）; 考慮溫度對濕度擴散系數影響的濕度場計算子程序（umatht和film）; 基于成熟度理論和雙冪徐變函數的應力場子程序（umat）。
展開 其實2016年就開始學習內聚力及abaqus了，之所以沒有寫一些比較詳細的介紹和總結，有兩個原因：第一且最重要的原因，本人是學生，博士研究生在讀，可能涉及以后畢業論文寫作和查重。出現問題非常不好，所以一直沒寫。這是非常關鍵的事。這不是隨便賣錢的事，所以一直沒有動筆，可能需要等到博士論文寫完查重再說。第二個是因為我覺得我目前不太缺錢，一人吃飽全家不餓的單身科研學生，不需要為了點錢，而大動筆墨。所以我現在就是隨心發揮，和大家交流為主。賣點小錢，是為了給自己一點點動力。
前天一位網友說 能不能寫一下cohesive的UEL。其實現在很多都是開源的代碼。我目前用的是2004年的高雁飛老師文章代碼，進行了輕微的修改。我想說的是找資源的能力也是很重要的。前幾天有個人評論說我為了十塊錢，我只想對那個人說一句，“你的十塊錢，我真沒瞧上”。我也沒有準備把別人的代碼拿來賣。如果我把別人的資源拿來賣，我敢說平臺沒有幾個人的資源，比我收集的資源好。
主要是學術交流，貼上參考的UEL寫的cohesive的代碼鏈接，我不知道符合學術規范。需要的話，私信給我，我發一下，只發十個人左右。（一個是指數型的內聚力，一個是PPR模型）。
希望大家學習，可以的話引用一下。我的文章發的很菜，所以接下來一年應該是以學業為主。偶爾發帖娛樂和交流。謝謝大家的抬愛！等我博士畢業之時，回來寫一個完整的。
關于內聚力程序編寫，我覺得只要你會了我推薦的兩本書（一本內聚力簡介，一本有限元理論）對于覺得我推薦的覺得垃圾的，我覺得你不要在我眼前晃，你愛誰誰。
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內聚力的相關專題、標簽、搜索
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</p><p>此外，對于同樣廣泛應用的粘膠連接，將系統講解內聚力單元（Cohesive Element）的建模方法，并結合具體連接場景，說明如何合理選擇相應的Section和Material參數，以提升仿真精度與穩定性。
</p><p class="ql-align-justify"><strong style="color: rgb(61, 167, 66);">2.2 精確的有限厚度層間界面建模</strong></p><p class="ql-align-justify"> 與傳統的共節點連接或零厚度內聚力模型不同，插件遵循文獻結論采用有限厚度的獨立內聚力層來模擬分層行為
內聚力模型損傷
CSDMG：描述cohesive單元進入軟化段后的損傷狀態。
4. 復合材料損傷
ABAQUS支持多種復合材料損傷變量：
DAMAGEFT/FC：用戶手冊中描述為：
Fiber tensile/ compressive damage variable.
這里毫無疑問表征了纖維縱向的拉伸/壓縮損傷，如下圖。
這一結果與經典內聚力模型（CZM）有本質區別——CZM通過人為引入"過程區"長度參數來消除奇異性，而新理論從能量均勻化的物理本質出發，無需額外假設即可得到非奇異解。
四、拉壓不對稱性的能量描述
2026年發表于International Journal of Engineering Science的論文進一步解決了準脆性材料的核心特征——拉壓不對稱性。
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。
作品名稱：基于Ansys Mechanical-CFD雙向耦合的OLED屏幕孔區封裝不良改善及極限窄邊框設計
作者： 黃世雄 | 綿陽京東方光電科技有限公司
關鍵詞：內應力，Ansys Mechanical-CFD雙向耦合，內聚力，封裝失效，牛角PS
作者說
利用Ansys工具，可做多項耦合設置條件，以符合實際多種不同狀況，此設置包含熱/內聚力/內應力/結構耦合
</p><p><strong>喵星人翻譯：</strong></p><p>控制內聚本構行為的公式和法則在內聚力接觸與內聚力單元中極為相似。包括適用于線性彈性牽引-分離模型、損傷起始準則以及損傷演化法則。</p><p>可見，內聚力接觸與內聚力單元的本構模型基本相同，在ABAQUS中的操作差異在于內聚力單元需要在材料的屬性中輸入，內聚力接觸則是在相互作用的接觸中輸入。
[圖片]
建立漸進損傷本構模型
建立纖維增強復合材料三維有限元模型，采用實體單元和內聚力cohesive單元分布模擬復合材料層內和層間損傷。
仿真模型選擇
在結構膠連接的仿真模擬中，內聚力模型（Cohesive Zone Model, CZM）被廣泛用于描述膠層在載荷下的力學響應。內聚力模型通過定義內聚力與裂紋張開量之間的關系，能夠合理反映膠層失效界面附近的強度、韌度等物理屬性。
MAT_169（MAT_ARUP_ADHESIVE）是仿真分析軟件中提供的一種內聚力模型，專門用于模擬結構膠的力學性能。
