Abaqus cohesive入门(3):基于cohesive接触方法的建模案例

前言

在第一篇文章 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)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接触的建模方法。 

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cohesive接触的建模来模拟该种力学行为?

案例工况

案例实现

Part模块

因为本次采用cohesive接触的方法进行建模,因此中间胶水在建模实际过程中可以不用体现。因此,在本模块我们只建立一个1*1*1m的部件。

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。

并建立各项同性截面,将材料赋予到部件上。

Assembly模块

导入两次部件,并将部件进行平移操作,最终效果如下图所示。

组装而成的集合件

Step模块

用最普通的方法建立分析步。

分析步设置

场变量设置:

在场变量中注意添加CSQUADSCRT,CSDEG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。CSQUADSCRT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,相当于cohesive element建模方法中的QUADSCRT变量。CSDEG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,相当于cohesive element建模方法中的SDEG。综上所述,CSQUADSCRT,CSDEG这两个参数作用分别是判断是否损伤,判断损伤程度。当然,CSQUADSCRT是针对的二次名义应力判据其余准则相应的输出变量可查看帮助文档。

输出变量在帮助文档中的位置

CSQUSCRT损伤判据

Interaction模块

为了后续方便提取反力,将顶面与参考点耦合。

定义cohesive接触属性,参数设置及计算参考前两篇文章。

cohesive behavior

设置界面刚度

定义损伤及损伤演化

建立接触关系,如下图所示,其中接触属性选择刚才定义的cohesive接触属性。这里需要注意的是,离散方法一定要选择Node to surface。

接触关系设置

Load模块

底面施加全约束,然后在顶面参考点(Interaction模块中设置的)上施加位移约束,位移为U3 100mm,其余方向全约束。

Mesh 模块 

划分网格,C3D8R,如下图。随后提交计算。

网格划分完成结果图

后处理

提取Interaction模块中定义的参考点的约束反力,步骤见下图。

指定提取的变量

指定提取位置

提取参考点位移。

采用Create xydata→Operate on XY data,使用combine函数将提取的反力与位移进行结合,得到力-位移曲线图。

数值计算结果

由此我们看到数值计算得到的结果与我们最开始的试验结果是完全吻合的,这就是Abaqus中基于Cohesive接触关系建模方法实现的整个过程。 本篇文章某些步骤的具体操作介绍的可能不是很清楚,大家可以在上一篇文章进行查找相关操作。

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