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2025-07-03
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1. 内聚力单元的核心功能​​

  • ​​应用场景​​:层间分层(复合材料)、胶接接头、裂纹扩展、界面脱粘等。
  • ​​基本原理​​:基于内聚力模型(CZM),通过应力-位移关系描述界面在失效前的弹性行为、损伤起始及演化。

​​2. 内聚力单元的类型​​

  • ​​基于单元​​:通过插入零厚度或有限厚度的单元(如COH2D4COH3D8)模拟界面。
  • ​​基于接触​​:使用Cohesive Behavior定义接触属性(无需显式划分单元)。

3. 关键设置步骤​​

​​(1) 定义材料属性​​

  • ​​弹性阶段​​:设置初始刚度(Elastic),如法向刚度 Kn
  • ​ 和切向刚度 Ks
  • ​、Kt
  • ​。
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*Material, Name=CohesiveMaterial *Elastic, Type=Traction K_n, K_s, K_t # 例如 1e6, 1e6, 1e6
 
  • ​​损伤准则​​(Damage Initiation):
  • 常用准则:最大应力(Max Stress)、最大应变(Max Strain)、二次应力准则(Quads)。
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*Damage Initiation, Criterion=QUADS σ_max, τ_s_max, τ_t_max # 临界应力值
 
  • ​​损伤演化​​(Damage Evolution):
  • 定义能量释放率(Gc
  • ​)和软化规律(线性、指数、表格等)。
python
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*Damage Evolution, Type=ENERGY, Softening=LINEAR G_Ic, G_IIc, G_IIIc # 断裂能
 

​​(2) 创建内聚力单元​​

  • ​​几何​​:在界面处生成一层单元(厚度可为零或实际值)。
  • ​​单元类型​​:选择对应的内聚力单元(如COH3D8用于三维问题)。
  • ​​赋属性​​:将材料赋给内聚力单元。

​​(3) 边界条件与加载​​

  • 确保界面两侧的单元节点正确连接。
  • 施加位移/载荷以驱动界面分离。

​​4. 常见问题与解决​​

  • ​​初始刚度选择​​:
  • 过高可能导致收敛困难,过低会引入虚假变形。建议参考界面两侧材料的等效刚度。
  • ​​收敛性​​:
  • 使用粘性正则化(Viscosity Coefficient)或调整步长(Stabilization)。
  • ​​厚度效应​​:
  • 零厚度单元需在属性中指定特征厚度(*Cohesive Section, thickness=1.0)。
  • ​​后处理​​:
  • 输出变量如SDEG(损伤程度)、DMICRT(损伤起始判据)等评估失效过程。

​​5. 示例代码片段(伪代码)​​

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*Material, Name=CZM *Elastic, Type=Traction 1e6, 1e6, 1e6 # Kn, Ks, Kt *Damage Initiation, Criterion=MAXS 100, 50, 50 # σ_max, τ_s_max, τ_t_max *Damage Evolution, Type=ENERGY, Softening=EXPONENTIAL 0.5, 0.5, 0.5 # G_Ic, G_IIc, G_IIIc (单位: N/mm) *Element, Type=COH2D4 ... # 节点连接信息 *Cohesive Section, Elset=CohesiveSet, Material=CZM, Thickness=0.001
 

​​6. 注意事项​​

  • ​​网格敏感性​​:细化网格可能需调整断裂能以避免网格依赖性。
  • ​​动态分析​​:显式分析(Explicit)中需注意时间步长稳定性。
  • ​​验证​​:建议通过简单案例(如双悬臂梁DCB)验证参数合理性。

如需更具体的参数设置或问题排查,可提供模型细节进一步讨论!


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