发布时间 : 星期日 文章ABAQUS中Cohesive单元建模方法更新完毕开始阅读f0d2c632910ef12d2bf9e718
则，其中前四种用于一般复合材料分层模拟，后两种主要是在扩展有限元法模拟不连续体（比如crack问题）问题时使用。
0使用图2所示的双线本构模型，其中：tn、ts0及tt0分别代表纯Ⅰ型、纯Ⅱ型或纯Ⅲ破0坏的最大名义应力，?n、?s0，?t0代表相应的最大名义应变，当定义界面单元的初始厚度为
1时，则名义应变等于与之相对应的相对位移?n，?s及?t。
Quade Damage为二次名义应变准则：当名义应变比的平方和等于1时，损伤开始。
??n???s???t??0???0???0??1 ??n???s???t?Maxe Damage为最大名义应变准则：当任何一个名义应变的比值达到1时，损伤开始。
222??n?s?t?max?0,,0??1 0?s?t???nQuads Damage为二次名义应力准则：当各个方向的名义应变比的平方和等于1时，损
伤开始。
?tn??t??tt???0??1 ?0???s0??tn??ts??tt?Maxs Damage为最大名义应力准则：当任何一个名义应力比值达到1时，损伤开始。 max?222?tn0?tn,tstt?,0??1 0tstt?
图4. 初始损伤准则定义
Edit Material对话框中，点击Mechanical→Damage for Traction Separation Laws，然后根据自己的需要点击相应的损伤准则。其中最常用是Quads Damage。
1.2.4.2 损伤演化规律
选择了初始损伤准则之后，然后点击Suboptions→Damage Evolution，窗口如图5所示。其中Type包括Displacement和Energy，Displacement为基于位移的损伤演化规律，而Energy为基于能量的损伤演化规律。Softening中包括Linear，Exponential及Tabular三种刚度退化方式……Damage Evolution中的所有的选项都是用来确定单元达到强度极限以后的刚度降阶方式。一般常用：以能量来控制单元的退化，即Type→Energy；线性软化模型，即Softening→Linear，Degradation→Maximum；Mixed mode behavior→BK，Mode mix ratio→Energy，并选中Power。
图5.损伤演化规律定义
1. 3 Cohesive单元界面属性
还是在Property界面中，点击Section→Create，在弹出的Edit Section对话框中，选择Other→Cohesive。
图6. 定义材料的界面属性
在Edit Section对话框中，在material的下拉菜单中选择刚才创建的cohesive材料，也可以点击右侧的create创建一组新的材料；Response选择traction separation。
Initial thickness为前文提到的L?，默认值为1，也可以在specify中指定一个特定的值。
1.4 将所创建的界面属性赋予几何实体
点击Assign→Section，然后在视图中选中要赋的几何实体，点击左下角的Done，则弹出如下窗口，在窗口是Section中下拉选中所创建的Cohesive截面，点击OK,操作完成。
图7. 给实体赋截面属性
1.5 Cohesive单元网格划分
Cohesive单元网格的划分与其他单元基本一致，但是以下几点不同与其他单元，划分网格时应特别注意。
①网格密度，cohesive单元的网格尺寸不能太大，通常需要比较精细的网格，不然容易引起收敛性问题，甚至无法继续计算。
②必须使用sweep（扫掠）划分网格的方法，并且扫掠的方向垂直于cohesive面，即沿着cohesive单元的厚度方向。 ③单元种类的选择
图8.cohesive单元种类选择
在单元库中选择cohesive，可以在Viscosity，specify中指定一粘性系数，来改善收敛性，但是粘性系数的设置不能太大，不然会影响计算结果，我们一般设置为0.001；Element deletion：用于设置单元的删除情况，一般选yes，即当单元完全失效时被删除；max degradation：一般设置为1，即当SDEG=1时，认为单元失效。
2. Cohesive单元在复合材料分层分析中的应用
为了验证商用有限元软件ABAQUS中的cohesive单元在复合材料分层计算时的有效性，我们通过其与一实验值的对比验证了其计算的准确性。
一DCB试验件，长150mm，宽20mm，单臂厚度1.98mm，预置55mm长的初始裂纹，如图9所示。材料属性为E11=150GPa，E22=E33=11GPa，G12=G13=6.0GPa，G23=3.7GPa，
cohesive单元的材料属性为K=1×105 MPa/mm，?12?0.25，?13?0.25，?23?0.45；
界面强度T=15MPa，临界能量释放率GIC=0.268 KJ/m2。悬臂梁一端固支，一端施加位移载
荷。
（a）侧视图