Abaqus中的cohesiveelement

2016-12-27 by:CAE仿真在线来源:互联网

ABAQUS提供一种粘结单元(cohesive element),用以模拟两个部分之间的粘性连接,一般来说,它要求粘结材料尺寸和强度都小于粘结部分(比如多层复合材料的胶粘层),进而可以利用cohesive element模拟材料的断裂。

从本质上讲,利用cohesive element模拟材料的断裂其实是单元删除方法的一种,其计算流程如下

1.对预知的裂缝路径(区域)进行细化分割。

2.在mesh的时候在裂缝区域赋予cohesive element。

3.设置合适的断裂准则(Traction-separation separation laws)。

4.在输出中设置不显示破坏的单元。

5.加载,后处理。

可以看出,除了在裂缝区域设置cohesive element外,其它的与普通的单元删除方法没有区别,那么,ABAQUS为什么要设置这样一个单元呢,我们来看看cohesive element的空间结构

Abaqus中的cohesiveelementabaqus有限元仿真图片1

Cohesive element的空间结构

这个单元似乎与C3D8实体单元的结构一致,但最大的区别在于横纵向尺寸的比例,C3D8单元在模拟这种大横纵比(aspect ratio)结构的时候,已经无法给出精确的解答了。这就是cohesive element存在的意义,此外,从cohesive element的变形机理来看

Abaqus中的cohesiveelementabaqus有限元技术图片2

Cohesive element的变形机理

Cohesive element的中面虽然能够承受拉伸和剪切的应变,但并不能产生任何应力,因此,cohesive element 只能支持垂直于上下表面的牵引-分离破坏准则(Traction-separation separation laws)。

我们可以看出,当需要模拟诸如扁平结构破坏或者某结构沿一个平面撕裂这种工况的时候,cohesive element提供了一种无需细化网格的解决方案,可以有效的降低网格数量,提高运算效率。

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