abaqus粘接行为之胶粘单元

abaqus中粘接行为主要用于模拟垫圈、脱胶、复合材料分层等。在abaqus中模拟粘接行为有两种方法，一种是基于胶粘单元(COH3D8等)的方法，另一种是基于接触属性的方法。

本文主要介绍基于胶粘单元且响应为牵引开裂的的仿真方法。仿真顺序为：建立模型，创建材料，定义并未cell分配截面属性（包括响应和厚度），施加约束和载荷，划分网格，执行计算。本文默认单位mm,MPa,s,t。

1）建立几何模型：

    新建2D模型，20.002X10的part,然后将其分割为10X10,10X0.002,10X10的三部分，两边两部分为基体，中间部分为胶粘单元。

2）创建材料：

    创建基体材料：弹性模量为69000，泊松比为0.34,；

    创建胶粘单元材料：选择线弹性---type中选择traction----给定弹性模量2000和两个方向的剪切模量2000。

 

定义损伤萌生参数:通过mechanical下面选择牵引分离准则的损伤判据，有六种方法，常用的为前四种，本文选取二次名义应力准则，

输入法向和切向最大名义应力极限（21,28,0）

当应力达到判据条件时，表示损伤的萌生。

定义损伤的演化：

损伤的演化表示损伤萌生后的响应，其通过来定义，可以看出刚度的退化，d表示损伤变量，d为0时为损伤，d为1时完全损伤，

 

 

    在上图右侧点击suboption，在弹出的对话框中定义损伤演化参数。

        Type选择判断损伤的演化的方式：断裂能和位移； softing指定损伤后的软化方式；

    混合模式行为：对以位移为判断损伤依据时，只有两种：直接指定损伤时的位移和表格形式;对于与断裂能为判断损伤依据时，还有BK定律和power law两种，均需要指定法向和切向的断裂能，其中BK定律中power给定有效数值即可，power law模式需要指定指数power。各项同性时，三种断裂能相等，对指数不敏感。

    按照下图定义损伤的演化：

    即能量释放率（最大位移）达到给定的断裂能（位移）认为完全损伤，裂纹将继续向前扩展。

3）定义截面属性

    选择材料和响应，本文选择牵引开裂响应，使用节点坐标确定胶粘单元初始厚度。对于牵引开裂响应，默认厚度为1，其他默认为基于节点坐标的几何厚度。如果采用指定为单位厚度，则创建材料时弹性模量需要进行缩放。采用单位厚度，则名义应变与开裂值相同，因为对于牵引开裂准则，弹性模量当罚刚度来理解，弹性响应通过En控制。

4）采用通用静力学分析步，固定分析时间，初始增量步0.05，总时间1，左端完全固定，右下边施加向右的位移0.05.

5)划分网格

    胶粘单元部分需采用结构或扫略技术，且形状为四边形，选择cohesive单元族。最后单元类型为COH2D4（四节点的2维胶粘单元）。 

6)提交计算，查看结国，截取裂纹尖端名义应变图如下：

        可以看到图中裂纹尖端两点变形前后后距离差为5.73036e-3,初始距离1.99986e-3,计算得到名义应变与图中名义应变为2.86532相等。如果在定义截面属性时厚度改为1，则厚度为几何尺寸的1/0.002=500倍，此时需要将弹性模量也变为原来的500倍为1e6结果才合理，这时查看结果最大名义应变则为5.73036e-3，这种情况下除的原始厚度为单位厚度1,即开裂值等于名义应变值。