Abaqus cohesive入门（2）：基于cohesive单元方法的建模案例

前言

在上一篇文章 https://www.bilibili.com/read/cv21695047中我们讲了粘聚力模型中最基本的理论，其中提到了在Abaqus中实现粘聚力模型可用的两种建模方法，一个是基于cohesive单元的建模方法，另一个是通过设置粘聚力接触来进行建模。本篇文章则通过一个最简单的实例，带大家学习abaqus中基于cohesive单元的建模方法。

案例简介

本次案例为了方便计算，所用尺寸虽有些夸张，但建模方法是没问题的。假设我们做了一个材料的拉伸试验，其中上下两块为钢块，中间有一层胶水。其中钢块尺寸为1×1×1m，胶水的尺寸为1×1×0.1m，试验所得力-位移曲线如右图所示，那么我们如何来通过建模来模拟该种力学行为?

案例工况

案例实现

Part模块

按照原有尺寸创建一个1×1×2.1m部件，将部件按照原有尺寸进行划分，完成后如下图所示。

部件划分结果

Property模块

定义材料属性首先是两块钢的材料属性，我们采用线弹性本构，材料弹模为1e9Pa，泊松比0.2。随后是设置cohesive单元的材料属性，各参数值的计算已经放在了上一篇文章中Abaqus cohesive 入门教程（1）— 粘聚力模型基本理论及对应Abaqus参数设置 - 哔哩哔哩 (bilibili.com)，大家可以从上篇文章找到相应解答，本篇文章只做操作演示。依次点击Mechanical→elasticity→Elastic，将Type改为traction，在下面三个参数中依次填入已经计算好的参数（见上篇文章）。

Elastic选择顺序

Elastic设置界面

随后填入损伤判据参数，这里我们选择二次名义应力判据，依次点击Mechanical→Damage for traction separation laws→Quads Damage，依次输入三个参数。

损伤判据设置位置

损伤参数输入

输入损伤演化参数，在Quads damage界面点击 Suboptions→Damage Evolution。

损伤演化位置

类型选择Energy，填入相关参数Fracture Energy（参数计算见上篇文章）。

损伤演化输入界面

创建截面钢材截面创建过程不再赘述，这里关注cohesive材料属性的截面创建。如下图所示，选择other里面的cohesive，随后在Material中选择刚才创建的cohesive材料，response里面选择Tracction Separation，Initial thickness里面选择1。这里的厚度与真实的材料厚度没有关系，只要最开始我们在输入材料参数时是按照做出的试验进行计算后填的，那么这里就填1。

选择cohesive界面

cohesive截面参数设置

随后将创建的界面赋予给相应的部件。
Assembly过程不再叙述，直接放进来即可。随后来到分析步中，操作如下图所示，没有特别需要注意的地方。

设置分析步

在场变量中注意添加QUADSCRT，SDEG，STATUS以及RF，其中RF用于此后提取反力，用于检验模拟计算是否正确。QUADSCRT数值见下图，用于判断初始损伤发生位置，当数值小于1时代表材料处于弹性阶段，没有发生损伤，当值为1时代表已经发生损伤了。STATUS代表cohesive单元状态，当值为1时代表单元还活着，当值为0时代表单元已经死了，完全失效了。SDEG代表损伤变量的值，当为0时代表还没有发生损伤，当为1时代表cohesive单元完全失效了。综上所述，QUADSCRT，SDEG，STATUS这三个参数作用分别是判断是否损伤，判断损伤程度，判断是否失效。当然，QUADSCRT是针对的二次名义应力判据，当采用最大名义应力判据时该变量应该用MAXSCRT代替。