脫粘的案例
基于cohesive單元的熱力耦合作用下界面脫粘分析 ￥99
一.前言
cohesive單元在裂紋、界面脫粘等領域有著廣泛的應用，但在abaqus2020之前的版本cohesive單元只能傳力不能傳熱，實際過程中往往熱、力及其他載荷耦合作用。因此實際仿真中需要cohesive單元傳熱，abqus2020新添COH2D4T等帶有溫度自由度的單元實現了傳熱問題：
之前就寫個一個帖子，可參考Abaqus2020cohesive單元傳熱分析
可惜的是CAE還不支持直接添加COH2D4T單元，一般只能修改inp或Edit keywords 來實現。
二、具體內容
本教程以兩種方法實現cohesive單元傳熱，同時分析傳熱及界面脫粘過程，附件包含以下內容：
熱力耦合過程中界面脫粘分析詳細教程
隨機分布骨料生成python腳本（2D圓形）:腳本預留骨料之最小距離d（第36行），請根據模型自行修改；同時請注意模型單位一直。
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在三點彎曲試樣中的裂紋增長
一旦裂紋尖端節點脫粘，尖端處的牽引力最初作為該節點處的反作用力承載。該力根據裂紋擴展分析中指定的振幅曲線斜降至零。解離節點處的力下降的方式極大地影響解的收斂。溶液的收斂也受到由于裂紋擴展的塑性流動的反轉的影響。在這種情況下，需要非常小的時間增量來繼續分析。在本分析中，在位移場和翹曲自由度平衡方程上定義控制，以松弛公差，從而實現更快的收斂。由于這個問題中的非線性的局部性質，所導致的精度損失不顯著。通常不推薦解決方案控制的定義。
裂紋長度對時間
在裂紋長度作為時間的函數給出的情況下，分析中的第二步驟包括使用從Kunecke，Klingbeil和Schicker獲取的數據使裂紋根據規定的裂紋長度對時間關系增長。
COD標準
試樣的載荷和裂紋生長的COD標準的規格說明了臨界裂紋開口位移標準的靈活性。通常，在裂紋尖端的口處測量裂紋開口位移：這被稱為裂紋口開口位移（CMOD）。也可以在初始裂紋尖端所處的位置處測量裂紋開口位移。或者，測量裂紋尖端開口角（CTOA），其定義為裂紋尖端處的兩個表面之間的角度。裂紋尖端開口角度可以容易地重新解釋為在裂紋尖端后面一定距離處的裂紋開口。在本示例中，演示了使用CMOD和CTOA標準所需的COD規范。
為了說明的目的，裂紋開口處的裂紋開口位移用作初始脫粘標準。當裂紋口處的裂紋開口位移達到臨界值時，允許沿裂紋擴展表面的前三個節點脫粘。為此，采用以下加載順序：在步驟1中，將樣本加載到特定值（不使用裂紋傳播分析），并且在步驟2中，允許第一裂紋尖端節點脫粘（裂紋擴展分析用來）。步驟3和4以及步驟5和6遵循與步驟1和2相同的順序，使得兩個連續的節點可以脫離。由于在裂紋口處測量裂紋開口位移，因此裂紋尖端后面沿著從表面的距離值在步驟2,4和6中是不同的。
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超薄電子產品外殼用復合材料動態拉伸力學行為特征及其失效機理研究
(3) 玻璃纖維增強 PC 復合材料在準靜態和中應變率加載下主要表現出纖維拔出、纖維斷裂、基體脆性斷裂以及纖維與基體脫粘 4 種失效模式；在高應變率加載下主要表現出纖維拔出、纖維斷裂、基體塑性變形、基體塑性斷裂、纖維與基體脫粘 5 種失效模式。
(4) 在高應變率加載下，因絕熱溫升現象導致 PC 基體軟化，黏附力和塑性變形增強，在纖維拔出、斷裂以及脫粘過程中，纖維/基體界面強度增加。此外，PC 基體的塑性變形是造成高應變率下玻璃纖維增強 PC 復合材料的抗拉強度和破壞應變大幅提升的主要原因。
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現在正在仿真膠體在金屬殼體中的固化過程，而我在建立膠體與金屬殼體接觸面的粘附、以及固化后可能脫粘的模型時，在網上看到有人說Cohesive Zone Model（內聚區模型）能夠準確描述，但是我怎么找都沒找到，請問各位大佬這個模型存在嗎？在哪個位置，如何找出來？如果沒有這個模型，還有什么方法可以模擬膠體與金屬殼體接觸面的粘附、以及固化后可能脫粘情況？
淺談HTPB推進劑/襯層粘接界面破壞過程分析
(1)應變由0變化到5%，試件宏觀應力應變曲線處于斜率較大的線性段，此時試件內部完整性較好，試件整體力學性能表現為彈性;
(2)應變由10%變化到25%，試件宏觀應力應變曲線處于斜率較小的線性段，推進劑/襯層粘接界面附近顆粒出現脫濕現象，并且變化明顯，脫濕尺寸隨應變的增加而逐漸增大;而推進劑相的顆粒附近仍未見新增的脫濕現象，襯層與推進劑相繼續被拉長由此可見是顆粒的脫濕導致了試件的彈性模量變小，此時試件整體力學性能仍表現為彈性;
(3)在應變為29%時，試件宏觀應力應變曲線處于明顯的非線性段，由于試件的進一步拉伸，推進劑基體被拉伸，基體內部產生應力集中，導致推進劑相顆粒出現明顯脫濕，其附近區域產生微裂紋，推進劑/襯層界面附近顆粒脫濕處承受的載荷不再增加，此時試件整體力學性能表現為復雜的物理性質;
(4)在應變為35%時，試件宏觀應力應變曲線處于破壞段，推進劑相的顆粒與基體出現脫粘，隨載荷進一步增加，推進劑內部微裂紋出現匯合，導致宏觀裂紋的形成，進而發生破壞。粘接結構的破壞過程從推進劑/襯層粘接界面處起始，并向推進劑相拓展，在拉伸過程中推進劑內部脫濕和粘接脫粘相互作用最終發生推進劑的內聚破壞，裂紋的擴展方向與拉伸方向近乎垂直。
粘接試件不同應變下的細觀破壞圖能夠較好地反映其宏觀拉伸應力-應變曲線，并解釋各個階段曲線產生變化的原因：顆粒脫濕與基體脫粘是導致試件的力學性能改變及試件破壞的主要原因。
3.2.2脫濕尺寸分析
測量不同應變大小下5個顆粒的脫濕尺寸(，得到脫濕尺寸隨應變變化的曲線可知，在試件失效前，隨著試件應變的增加，顆粒的脫濕尺寸也在逐漸變大，1、2、5為界面附近的顆粒，它們脫濕尺寸的大小接近，近似和應變呈正比線性關系。
展開 案例36-基于VCCT的復合材料疊層T形接頭裂紋擴展模擬
與脫粘能力的比較
使用接觸單元的現有脫粘能力分析T形接頭。內聚區模型（CZM）描述了接觸界面的行為。該模型使用一個選項來定義具有牽引力和臨界斷裂能（TB，CZM，，，，TBOPT=CBDE）的雙線性材料行為。邊界條件和載荷與VCCT模型中的相同，預定義的裂紋模型用于相同的裂紋尺寸。
下表顯示了CZM模型的輸入參數：
以下示例輸入定義了粘性區模型：
下圖顯示了具有相同網格的VCCT和CZM模型中的Y分量應力。
與VCCT模型類似，CZM中的脫粘從彎曲裂紋部分開始，然后與水平裂紋部分的脫粘合并，從而分離層壓板。
下圖顯示了兩種模型的分層力-撓度（Y力對Y位移）響應：
對于這兩種模型，力隨著施加的位移而增加，并在裂紋開始增長之前迅速達到峰值。然后，反作用力在裂紋擴展的初始階段迅速減小，然后隨著隨后的裂紋擴展而減慢。
結果略有不同，因為用于VCCT裂紋擴展的斷裂標準僅基于線性和臨界斷裂能量，而CZM模型的分層基于層間強度和臨界能量。人工阻尼系數也會影響CZM模型的收斂性。此外，在VCCT模型中，當達到斷裂標準時，節點瞬間分離，這意味著承載能力比CZM模型中下降得更快。
建議
當建立基于VCCT的裂紋擴展分析時，請考慮以下提示和建議：
• 裂紋尖端/前端前后單元尺寸的差異會影響能量釋放率計算的準確性。盡可能對沿預定義裂紋路徑的單元使用大小相等的網格。
• 網格大小本身也會影響求解。在嘗試有限元解之前，檢查網格尺寸收斂性。
• 為了確保能量釋放率計算的準確性，請仔細定義裂紋擴展。
• 以下假設適用于VCCT計算：
–當裂紋少量前進時釋放的應變能與閉合裂紋所需的能量相同。
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接頭耳片的有限元分析計算
12、CFRP碳纖維增強塑料蜂窩夾層結構的脫粘分析
由抗壓芯層和抗拉CFRP表層構成的蜂窩夾層結構具有很高的比剛度，當其受載超過閾值時，會發生脫粘失效并急速擴展。通過仿真分析可預測發生脫粘失效的極限載荷，并模擬失效區對其它部分結構的影響效果
利用ANSYS “CZM粘連區域材料模型”和界面單元來模擬芯層與表層的粘連與失效，通過“雙懸臂梁試驗”和“鼓形剝片試驗”的結果與相應仿真模型的對比，可確定粘連失效參數。在此基礎上，可模擬分析任意形狀的蜂窩夾層結構在任意載荷形式下的失效模式和極限載荷，獲得結構的斷裂能量釋放率和破壞增長率等參數。
復合材料的脫粘分析
13、航空發動機轉子動力特性分析
基于ANSYS全三維轉子動力學計算功能，采用APDL建立某發動機壓氣機轉子、機匣、軸承、支板等的全參數化分析模型，計算其臨界轉速特性以及不平衡響應，為整機動力設計和轉靜間隙設計提供參考。
發動機轉子系統的動力學計算
14、動力調諧陀螺儀撓性接頭結構動力分析
分析某型號陀螺接頭在斷電運輸條件下結構功能的完好性。參照國軍標關于武器系統地面運輸環境的規定，重點分析陀螺的動力學特性和在規定運輸條件下的應力應變響應，從而判斷陀螺在典型運輸環境下結構功能性能精度的完好性，同時給出壽命估算。
陀螺在斷電運輸環境下的線沖擊、角沖擊、線隨機振動、角隨機振動的彈性和疲勞壽命。
展開 典型民機復合材料損傷分析
失效的四種基本模式是基體開裂、纖維斷裂、界面脫粘和分層。 服役中發生的缺陷及損傷沖擊損傷。沖擊損傷是復合材料由于外界沖擊而產生的損傷。對聚合物基結構復合材料安全構成最大威脅的是沖擊損傷。芯材脫粘。夾層復合材料是一種層合型復合材料。夾層復合材料一般由性質不同的表面材料和芯材組合而成，通常表面材料強度高而薄，芯材強度低、重量輕而厚。芯材破碎。芯材結構在服役期間，可能會因為受過大的彎曲、壓縮或沖擊等導致芯材破壞，并往往伴隨著界面剝離，這被稱為芯材破碎。基體開裂。基體是復合材料中粘接增強體成為整體并轉遞載荷到增強體的主要組分之一。在復合材料中，基體一般為連續相的材料。受力不均等原因會導致基體開裂現象。纖維斷裂。纖維斷裂是指復合材料的單個或者多個纖維斷裂。產生纖維斷裂的原因，可能是復合材料的纖維增強層受力不均或外在環境的影響，也可能是纖維自身存在著缺陷。可以確定纖維自身的缺陷是復合材料損壞的發源地。老化。老化是指復合材料生產成型后隨著時間的推移，材料的結構和性能發生退化的現象。產生老化的原因一般有大氣暴曬、倉庫存放、人工氣候老化、熱老化、水浸泡及水腐蝕等。（來源：《航空計算技術》）（南京航空航天大學 張偉）
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展開 Digimat復合材料建模平臺與Abaqus的聯合使用
對于界面相的強度失效處理是在界面相與增強相嵌入0厚度的cohesive單元模擬界面脫粘裂紋，也有部分學者會考慮有厚度的界面相，而有厚度的界面相的強度失效處理是與基體相的處理相同。而對于增強相來說，一般情況下我們不考慮其強度失效，因為在實際工程應用或者科學實驗中，很少觀察到增強相的開裂，大多數失效形式是界面脫粘及基體開裂。
基體裂紋相互連接形成完整的斷口、初始界面脫膠
言歸正傳，下面簡單介紹一下Digimat軟件：
Digimat是復合材料多尺度建模與仿真軟件，能夠對復合材料進行微觀和宏觀分析，預測其表現并計算其機械、熱及電氣特性。DIGIMAT共由六個模塊組成，它們之間的數據可以相互傳遞，同時也可以方便地將計算結果及前處理模型導入到通用有限元軟件(ABAQUS、ANSYS、MARC、LS-DYNA)中進行深入分析。六個模塊依次為：
1.DIGIMAT-MF
DIGIMAT-MF是通過均勻化方法快速準確地預測復合材料的非線性行為。這一模塊基于單胞理論，即將復合材料劃分至最小單元，分別定義基體、增強體等材料的結構性能以及增強體含量，結合相關材料模型（如Drucker-prager模型等）計算復合材料機械性能等。
2.DIGIMAT-FE
DIGIMAT-FE是通過代表性單元體（RVE）法準確地預測復合材料的局部或整體非線性行為。基于此模塊，可以創建復雜的材料3D微觀尺度模型，并賦予結構性能以及相關載荷，結合商用有限元軟件ABAQUS等可精確實現基于細觀層次的復合材料及其各組分在外界載荷下的相應歷程。
3.DIGIMAT-MX
DIGIMAT-MX是為材料供應商和終端用戶之間提供DIGIMAT材料模型的準備、存儲、提取和安全交換。用戶可以充分利用此模型查詢材料常數，進行逆向工程，即由已知的復合材料模型反求基體或者是增強體的性能。
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技術 | 無損檢測新技術在航空工業中的未來的發展趨勢
在航空工業中主要用于雷達天線罩、火箭發動機殼體等復合材料構件如氣孔、疏孔、樹脂開裂、分層和脫粘等缺陷的檢測。
2 未來航空工業無損檢測新技術的發展趨勢
隨著航空工業檢測需求的不斷提高，越來越多的無損檢測新技術正逐漸成為航空工業無損檢測保障體系中的新成員，它們彌補了常規無損檢測技術的檢測難點，有著廣闊的應用前景，未來航空工業無損檢測新技術的發展趨勢主要有以下幾個方面。
快速、高效、自動化檢測
為達到提高檢測效率、降低檢測成本的目的，使之更適合未來航空制造業的需求，提高無損檢測技術的功效，就必須開展適合航空制造業快速、高效、自動化檢測的探索研究。據統計，國外自20世紀90年代后期已開始將無損檢測技術研究的重點轉移到快速、高效、自動化檢測的無損檢測方向，而且有了初步應用成果。與發達國家相比，目前我國在這方面的差距還很大。
缺陷可視化
為使缺陷顯示直觀，便于實現對缺陷特征信息的自動、有效的提取和識別，從而為進一步地分析和處置做好前期準備，就必須開展缺陷可視化研究。
適合航空工業的、采用無損檢測新技術的設備、設施的自主研發
要使無損檢測新技術在航空工業中獲得更大的效益，在很大程度上是通過一定的無損檢測硬件平臺來實現的。因此，應在充分利用國際技術平臺但不是盲目地采購實物的基礎上，自主研究和開發適合航空工業的、采用無損檢測新技術的檢測設備、設施。
國內航空工業無損檢測新技術標準和規范體系的建立與完善
為獲得一定的技術支持，以實現檢測結果的準確、可靠，就必須建立與完善國內航空工業無損檢測新技術標準和規范體系。
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啟動hypermesh自動加載腳本在開發項目中經常會使用到，如下，打開hm的時候即將需要的軟件加載進來
實現該功能主要有如下幾種方式：
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插播廣告：
復合材料失效脫粘分析鏈接：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14492
后處理教程鏈接：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14395
Abaqus子模型設置http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1196942；
計算復合材料ABD剛度矩陣：http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1193225；
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1. 修改快捷方式：
先創建想要自動加載的腳本文件
展開 Abaqus基礎教程13--膠合失效仿真
本例模型比較簡單，建模過程從略，使用靜態分析，使用cohesive單元時需要創建膠合元素的實體，通過賦予材料屬性的方式模擬結構的脫粘，創建如下：
設置單元類型為COH2D4：
對膠接面和膠體設置綁定約束，如下：
設置張開位移為6mm:
設置完成，求解，查看應力云圖如下：
同樣，對于使用接觸的方式定義膠接，設置接觸屬性如下：
其余條件保持不變，求解應力如下：
兩種方式力與位移關系對比如下：
