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相較于傳統(tǒng)的脆性開裂模型（如最大主應(yīng)力準(zhǔn)則），Cohesive單元能夠同時(shí)表征巖石的**張開型（Ⅰ型）、滑開型（Ⅱ型）及混合型裂紋擴(kuò)展**，完美契合切削過程中多裂紋的復(fù)雜擴(kuò)展模式，而直接通過網(wǎng)格劃分預(yù)設(shè)裂紋的方法無法模擬裂紋的動(dòng)態(tài)萌生過程，難以反映真實(shí)切削機(jī)理。從數(shù)值計(jì)算精度層面分析，插入Cohesive單元法可實(shí)現(xiàn)多裂紋的自主演化與相互作用。

在ABAQUS中可以利用Cohesive單元實(shí)現(xiàn)多晶體沿晶開裂，首先在ABAQUS中建立多晶體模型，然后在晶界插入cohesive單元，賦予cohesive單元損傷演化材料屬性，即可實(shí)現(xiàn)沿晶開裂。

，可以忽略了，但是反過來說，這也是軟件的一大進(jìn)步，相信在不久的將來，ABAQUS可以把裂紋的分叉及合并做的更好，到時(shí)候大家就可以暢游分叉裂紋的世界了，但估計(jì)這需要一個(gè)較長時(shí)間的等待了；3 通過在實(shí)體單元間批量插入cohesive單元實(shí)現(xiàn)任意裂紋的萌生及擴(kuò)張，這種方法最大的好處就是裂紋的整個(gè)過程都可以實(shí)現(xiàn)，包括萌生、擴(kuò)張、分叉、合并、剝落，但是它也有一個(gè)弱點(diǎn)，使用過cohesive的人都知道，參數(shù)比較難調(diào)

<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(gè)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(kuò)展過程在下面給出來了，由于參數(shù)是隨便假設(shè)的，所以效果可能不是很理想，對于不同行業(yè)，可以通過調(diào)整實(shí)際的參數(shù)可以很好地模擬裂紋的擴(kuò)展，</p><p>批量插入

<p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;采用Cohesive在脆性材料內(nèi)預(yù)制裂紋，模擬在上下板的擠壓作用下，脆性圓盤發(fā)生形變，隨后伴隨裂紋生成和擴(kuò)展，最終發(fā)生崩碎。</p><p>第一步：構(gòu)建脆性圓盤和上下壓板的幾何模型，采用二維模型進(jìn)行仿真。

<p><br></p><p><br></p><p>abaqus自從2016版本開始就加入了一鍵插入cohesive單元的功能，但是它只能在邊界插入，這對于模擬已知開裂路徑的研究工作者來說是一個(gè)福音，它給出了高效快捷的一種建模方式，我在之前的帖子已經(jīng)詳細(xì)介紹了二維和三維模型的插入適用條件及限制因素，現(xiàn)在奉上一個(gè)簡單的例子，這個(gè)是一個(gè)入門學(xué)習(xí)cohesive的例子，它基于abaqus2018版本插入cohesive

“1998年Francfort和Marigo根據(jù)Griffith脆性斷裂理論，提出了一種斷裂力學(xué)變分原理，他們以結(jié)構(gòu)內(nèi)可能的位移場和裂紋面作為自變量，將變形能與斷裂面之和定義為結(jié)構(gòu)總能量，并且認(rèn)為真實(shí)的位移場與裂紋面使得該總能量最小。然而在數(shù)值模擬中將離散的裂紋面作為未知量來求解是非常困難的。因此2000年Bourdin等提出了一種相場模型，其中引入了一個(gè)連續(xù)的標(biāo)量場，即相場，來近似地描述裂紋。

這些方法摒棄了傳統(tǒng)有限元法中采用的單元刪除法，能更準(zhǔn)確的模擬材料在破壞過程中的變化。Smoothed Particle Galerkin (SPG)方法用于模擬延性材料在中低速材料加工，碰撞及高速碰撞過程中的損傷行為。Peridynamics方法面向脆性材料在中低速材料加工，碰撞過程中的各類裂紋，材料碎裂問題。eXtend FEM（XFEM）針對準(zhǔn)脆性或延性板殼結(jié)構(gòu)在受力狀態(tài)下的裂紋擴(kuò)展問題。

問題引出我們知道，ABAQUS中經(jīng)常用于模擬裂紋擴(kuò)展或斷裂行為的是Cohesive單元，Cohesive單元可理解為一種準(zhǔn)二維單內(nèi)聚單元，可以將它看作被一個(gè)厚度隔開的兩個(gè)面，這兩個(gè)面分別和其他實(shí)體單元連接。這種單元在很多行業(yè)中的結(jié)構(gòu)關(guān)于損傷仿真研究方面經(jīng)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(jié)構(gòu)的損傷演化。2.

； ?不需要網(wǎng)格匹配間斷的幾何結(jié)構(gòu)； ?可以模擬離散裂紋沿任意溶液依賴路徑的萌生和擴(kuò)展，而無需在材料中進(jìn)行重劃； ?可與基于表面的內(nèi)聚行為方法或虛擬裂紋閉合技術(shù)同時(shí)使用，最適合模擬界面分層； ?可使用靜態(tài)程序（見靜態(tài)應(yīng)力分析）、隱式動(dòng)態(tài)程序（見使用直接積分的隱式動(dòng)態(tài)分析）、一般疲勞裂紋擴(kuò)展方法

</p><p>ABAQUS模擬斷裂失效的方法：</p><p>1 單元刪除法</p><p>主要是采用ABAQUS的內(nèi)置損傷材料笨狗，通過刪除失效單元模擬裂紋擴(kuò)展，主要包括：延性金屬損傷、剪切損傷、Johnson-cook損傷、脆性材料損傷、混凝土塑性損傷、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料損傷（hashin損傷）等等。

1. 2D實(shí)體單元間批量嵌入cohesive單元（嵌入?yún)^(qū)域：全部區(qū)域，部分區(qū)域，界面嵌入等，適用單元：四邊形單元或三角形單元）效果圖展示： 2. 3D實(shí)體單元間批量嵌入cohesive單元（嵌入?yún)^(qū)域：全部區(qū)域，部分區(qū)域，集合嵌入等，適用單元：六面體單元或四面體單元）效果圖展示： 程序價(jià)格在不同時(shí)間段可能有輕微浮動(dòng)

圖5：模型Ⅲ示意圖 模擬過程與結(jié)果分析 模擬裂紋的擴(kuò)展有很多方法，最常用的是基于Griffith微裂紋理論的方法，還有內(nèi)聚力（Cohesive Zone Modelling, CZM）方法以及基于損傷理論的方法等

1 基于cohesive單元的裂縫擴(kuò)展模擬1.1 cohesive單元簡介 cohesive單元（粘性單元）定義： 通過預(yù)置裂紋邊（面）的方式來模擬二維（三維）裂紋，即在預(yù)判的裂紋區(qū)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。

裂紋擴(kuò)展模擬一直是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的一個(gè)難題。Ansys機(jī)械提供分離變形和自適應(yīng)重網(wǎng)格模擬脆性材料裂紋擴(kuò)展的SMART技術(shù)。SMART裂紋擴(kuò)展方法自動(dòng)評估裂紋尖端的斷裂參數(shù)（應(yīng)力強(qiáng)度因子或j積分），并根據(jù)用戶定義的臨界值進(jìn)行檢查。該算法還計(jì)算了滿足裂紋擴(kuò)展準(zhǔn)則時(shí)的裂紋擴(kuò)展角。隨著裂紋的擴(kuò)展，裂紋尖端周圍的網(wǎng)格自適應(yīng)細(xì)化。 ?

該示例問題演示了虛擬裂紋閉合技術(shù)（VCCT）來模擬層壓T形接頭的界面裂紋擴(kuò)展。模擬包括使用界面單元沿預(yù)定義路徑擴(kuò)展現(xiàn)有裂紋。 突出顯示了以下特性和功能： &bull; 用于能量計(jì)算的VCCT &bull; 裂紋擴(kuò)展模擬 介紹 復(fù)合材料T形接頭應(yīng)用廣泛，從航空航天結(jié)構(gòu)中的機(jī)身加強(qiáng)件到遠(yuǎn)洋船舶中船體和艙壁之間的載荷傳遞接頭。