实例解析Abaqus粘聚力单元的牵引分离方法（6）

实例一：

下图便是我们要模拟的实际粘结件，两片长85，宽15的铝板由厚0.2的树脂粘结15的长度，计算其能承受的最大拉力。

   左侧为粘结层树脂的拉伸哑铃式样
 

通过对粘结层树脂进行实验拉伸测试，得到粘结层的材料数据：

那么，首先打开abaqus，设置文件位置后，建立部件：2D Planar、Deformable、Shell；

绘制草图以及相关尺寸约束：

   包含长度相等约束和尺寸定义
 

鼠标中键确认后得到部件：

然后对部件进行切分：

接下来，设置材料属性：

首先设置AL的材料属性，使用线弹性定义，E=70000MPa，μ=0.35；（注意单位哈，采用的是MPa-mm制）

接下来，就是粘聚力单元的材料属性设置了，正如前面章节所讲，粘聚力单元的材料属性设置时应该采用名义应力-位移（或者分离量）来求，因此，首先需要将文献中的应力应变结果转换为应力位移结果：

将应变乘以粘结层的厚度得到位移，即 strain*0.2；

接下来使用应力位移曲线计算粘聚力单元的材料属性，为了简化，使用上图中的紫红色直线近似，从0到最大应力值（26MPa）假设是线弹性的，斜率计算得到为E=8000（N/mm）；剪切模量可以有公式计算得到：G=E/2(1+μ)=E/2(1+0.35)=2860 (N/mm);

并假设采用线性损伤演化，在a点损伤起始，采用二次损伤起始准则的最大应力值为26 MPa，损伤变量为0，在b点损伤变量为1，断裂能用曲线下的面积计算，近似为0.08*26=2.08 （MPa·mm）；

因此，粘聚力单元的材料属性定义为：

① 建立线弹性响应-注意类型选择Traction；在数据栏发分别填入E和G的值（假设剪切方向各向同性）：

② 接下来设置粘聚力单元的损伤起始准则：采用二次名义应力准则Quads Damage,然后在输入栏输入每个方向上允许的最大应力，这里假设剪切方向承受的最大应力与法向相同，因此，全部输入26：

③ 接着添加损伤演化：损伤起始准则的右侧子选项，选择损伤演化，使用断裂能的方式计算，然后采用线性软化，在数据栏输入上面计算得到的断裂能0.28：

④ 添加粘性正则化：根据前面理论，使用粘性正则化将会有利于计算收敛而不影响计算结果，因此，在这里添加一个非常小的粘性系数如0.0001：

完成材料属性的定义；

接着创建截面：AL为实体均质截面，Cohesive为粘聚力单元截面：

注意勾选平面应力/应变选项：厚度为15

然后指派截面给部件：

   AL
 

   粘聚区
 

下一步，将部件导入装配体：

然后，建立静力通用分析步：

打开几何非线性，修改增量步大小：

由于涉及损伤，因此，在场变量输出中，勾选SDEG（标量刚度退化）和STATUS（单元状态）：

相互作用模块，将右侧铝板的边与角点进行耦合约束（在Part模块中在该角点处线设置一个参考点）：

载荷模块，首先设置左侧铝板左边固定：

然后，右侧铝板的右侧加载位移0.5，边界条件设置在参考点上，因为前面使用了耦合约束：

然后进行，网格划分，设置种子为0.5；

全局划分方式为结构化网格四边形：

设置铝板区为平面应变单元：

设置粘聚区为Cohesive单元：

其中，viscosity跟属性定义时的粘性正则化数据相同；使用单元删除；最大退化默认值是1，修改自定义为0.98，说明当标量刚度退化SDEG大于此处值时，单元删除；缩放系数0.1，只影响结果显示，不影响计算结果。

最后网格划分：

提交计算：

计算结果输出：

计算结果动画

输出参考点处的作用反力与位移数据：

进一步将模拟数据导出，与实验数据对比，实验数据采用文献数据：

   实验数据（黑色线）
 

模拟数据与实验数据的对比：

可见，最大加载量是差不多的，但是加载位移有明显的不同，可能的原因是实验测试中对位移的测量不精准，可以使用高速摄影机或DIC方法使得实验结果更加准确。

实例二：

   E=K*Hef，粘聚力单元采用默认Hef=1;
 

一般情况下，di是df的二十分之一或五十分之一。

首先建立二维可变形壳部件；

切分部件，因为要在切分处定义粘聚力单元：

   部件切分完成
 

网格划分模块对部件进行网格划分：

网格编辑工具中：mesh-Insert cohesive seams-选择中间的切分线，Done.

则在Part部件的Set栏得到了粘聚力单元：

在属性模块定义材料属性：

壳材料的密度为9.8e-9；弹性模量2e5，泊松比0.3；

粘聚单元的材料属性为：线弹性-type:Traction-数据栏：弹性模量和两个剪切模量均输入上面计算值10000（E）；

损伤采用最大主应力损伤：Maxs Damage：

在三个方向的最大应力为100 （损伤起始应力）；

然后设置损伤演化：基于断裂能的方式，

   断裂能的数据是Glc
 

创建两个截面（实体均质，和cohesive-Traction sepration截面）；并赋予部件和粘结线；

导入装配体，设置静力通用分析步，打开几何非线性，增量步设小一点，在场变量输出里增加变量SDEG 和STATUS；

相互作用模块无设置，载荷模块将底边固定，上边分别添加位移（0.199，0.2，0.201，三个在破坏位移附近的值，观察断裂现象）；

网格划分模块需要分配网格类型，壳部件使用平面应变单元，粘聚线使用粘聚力单元，并勾选单元删除；

提交计算。

免责声明：本文系网络转载或改编，未找到原创作者，版权归原作者所有。如涉及版权，请联系删