为了进一步验证,下面做一个对比分析COH2D4、COH2D4T的案例,具体情况如下:
1、在两个单元之间嵌入cohesive单元,类型包括COH2D4、COH2D4T
2、施加拉伸及剪切载荷至cohesive单元失效,之后反向加载
3、cohesive单元参数及模型边界等请看下图
cohesive单元参数
众所周知,COH2D4单元是可以被删除的,采用静力通用分析步,按照上述条件得到了如下结果:
最后状态:
即cohesive单元失效后被删除,而卸载时由于没添加接触,上下两个单元直接穿透。为了表征cohesive单元被删除后其他单元接触的可能性,增加通用接触,计算结果如下:
最后状态:
由此可见,如果cohesive单元被删除,将生成新的面,因此添加通用接触很好地模拟了其他单元的接触。
下面在相同情况下(仅把分析步改为 热力耦合),对COH2D4T单元进行分析。
先加载后卸载,所得到的计算结果如下:
最后状态:
由上图可见,虽然COH2D4T没有删除,但计算结果跟COH2D4单元结果是一样的,进一步说明不被删除 只是 显示(视觉)问题。
此外,如果COH2D4T单元没有失去作用,那么上下两个单元无法生成新的面,即通用接触不起作用,此时应该出现穿透现象,但上述计算中并没有,说明上下单元生成了新的面,从而使通用接触很好地模拟了其他单元的接触。
有人可能会说cohesive单元压缩状态下不起作用,那么如果在上述状态下,继续加载会得到什么结果:
如果COH2D4T起到作用,其应力时间曲线应该长这样:
但是,实际情况并非如此:
第一次加载-卸载结束后的状态:
第二次接在结束后的状态:
现在非常清楚了,cohesive第一次达到失效条件后,接下来的情况下 其应力一直为0,进一步说明COH2D4T虽然看起来一直在,其实早已失去了承载能力,跟删除没什么区别。
那么为什么COH2D4T单元即使完全失效 也不删除,为什么要保留呢?
个人认为,COH2D4T在厚度方向传热过程中是有温度梯度的,请看下图。此外,当COH2D4T达到了被删除的条件后,它还能传热(跟热属性设置有关),如果直接把它删除,就无法观测温度梯度变化,因此我认为不把它删除反而更好,因为只是在显示上不删除不仅不影响 计算结果,还能继续观测 热传导变化过程。
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之前验证时仅考虑了cohesive单元完全失效的情况,如果cohesive单元不完全损伤,发生了损伤但还未达到完全被删除的阈值,即SDEG还未达到1时 结论如何呢?
首先是COH2D4单元加载-卸载情况:
最终状态: COH2D4单元在反向加载时发生穿透,类似反向拉伸
最终状态: COH2D4T单元在反向加载时发生穿透,类似反向拉伸
结论是一样的,由上述算例可知,相同情况下COH2D4T表现几乎一样。
基于实际应用考虑,cohesive不会出现上图所示反向拉伸情况,因此需要考虑添加适当的接触以防止出现上述情况。
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