abaqus cohesive单元

复合材料模型建模与分析

1. Cohesive单元建模方法 1.1 几何模型

使用内聚力模型（cohesive zone）模拟裂纹的产生和扩展，需要在预计产生裂纹的区域加入cohesive层。建立cohesive层的方法主要有：

方法一、建立完整的结构（如图1（a）所示），然后在上面切割出一个薄层来模拟cohesive单元，用这种方法建立的cohesive单元与其他单元公用节点，并以此传递力和位移。

方法二、分别建立cohesive层和其他结构部件的实体模型，通过“tie”绑定约束，使得cohesive单元两侧的单元位移和应力协调，如图1（b）所示。

（a）cohesive单元与其他单元公用节点 （b）独立的网格通过“tie”绑定

图1.建模方法

上述两种方法都可以用来模拟复合材料的分层失效，第一种方法划分网格比较复杂；第二种方法赋材料属性简单，划分网格也方便，但是装配及“tie”很繁琐；因此在实际建模中我们应根据实际结构选取较简单的方法。

1.2 材料属性

应用cohesive单元模拟复合材料失效，包括两种模型：一种是基于traction-separation描述；另一种是基于连续体描述。其中基于traction-sepa

复合材料模型建模与分析

1. Cohesive单元建模方法 1.1 几何模型

使用内聚力模型（cohesive zone）模拟裂纹的产生和扩展，需要在预计产生裂纹的区域加入cohesive层。建立cohesive层的方法主要有：

方法一、建立完整的结构（如图1（a）所示），然后在上面切割出一个薄层来模拟cohesive单元，用这种方法建立的cohesive单元与其他单元公用节点，并以此传递力和位移。

方法二、分别建立cohesive层和其他结构部件的实体模型，通过“tie”绑定约束，使得cohesive单元两侧的单元位移和应力协调，如图1（b）所示。

（a）cohesive单元与其他单元公用节点 （b）独立的网格通过“tie”绑定

图1.建模方法

上述两种方法都可以用来模拟复合材料的分层失效，第一种方法划分网格比较复杂；第二种方法赋材料属性简单，划分网格也方便，但是装配及“tie”很繁琐；因此在实际建模中我们应根据实际结构选取较简单的方法。

1.2 材料属性

应用cohesive单元模拟复合材料失效，包括两种模型：一种是基于traction-separation描述；另一种是基于连续体描述。其中基于traction-sepa

利用Abaqus二维Cohesive单元和Tieconstraint进行分层模拟

第一步：建立三个part分别为Top，coh和Bottom，均为2D Planar，Deformable，Shell，其具体尺寸如下(单位为国际单位kg-m-s-pa) Top

Coh，厚度为0.001

Bottom

第二步：建立两个材料属性，Steel和Coh Steel Properties Elasticproperties[Gpa] Possion Coh Properties Elasticproperties[Gpa] Strength[Mpa] Fracture Energy Value Knn= 28,Kss= 14,Ktt=14 tn=75,ts=35,tt=35 250000 Value 210 0.3

第三步：截面属性定义

第四步：Coh单元方向定义，因为Coh单元不同的方向具有不同的力学属性，所以要指定材料方向，进入Part模块，如下图所示，指定单元堆叠方向为2方向

第五步：分配截面属性给Top、Bottom和Coh单元，在这一步中因为Top和Bottom各个方向的力学属性一样，不需要指定材料方向。

第六步：定义分析步参数如下所示，打

复合材料模型建模与分析

1．Cohesive单元建模方法 1.1 几何模型

使用内聚力模型（cohesive zone）模拟裂纹的产生和扩展，需要在预计产生裂纹的区域加入cohesive层。建立cohesive层的方法主要有：

方法一、建立完整的结构（如图1（a）所示），然后在上面切割出一个薄层来模拟cohesive单元，用这种方法建立的cohesive单元与其他单元公用节点，并以此传递力和位移。

方法二、分别建立cohesive层和其他结构部件的实体模型，通过“tie”绑定约束，使得cohesive单元两侧的单元位移和应力协调，如图1（b）所示。

（a）cohesive单元与其他单元公用节点 （b）独立的网格通过“tie”绑定

图1.建模方法

上述两种方法都可以用来模拟复合材料的分层失效，第一种方法划分网格比较复杂；第二种方法赋材料属性简单，划分网格也方便，但是装配及“tie”很繁琐；因此在实际建模中我们应根据实际结构选取较简单的方法。

1.2 材料属性

应用cohesive单元模拟复合材料失效，包括两种模型：一种是基于traction-separation描述；另一种是基于连续体描述。其中基于traction-separ

ABAQUS中定义弹簧单元

2011-12-16 17:57

Abaqus Analysis User's Manual

29.1.1 Springs

Products: Abaqus/Standard Abaqus/Explicit Abaqus/CAE References

Overview

Spring elements:

can couple a force with a relative displacement; in Abaqus/Standard can couple a moment with a relative rotation; can be linear or nonlinear; if linear, can be dependent on frequency in direct-solution steady-state dynamic analysis; can be dependent on temperature and field variables; and can be used to assign a structural damping factor to form the imaginary pa

ABAQUS中定义弹簧单元

2011-12-16 17:57

Abaqus Analysis User's Manual

29.1.1 Springs

Products: Abaqus/Standard Abaqus/Explicit Abaqus/CAE References

Overview

Spring elements:

can couple a force with a relative displacement; in Abaqus/Standard can couple a moment with a relative rotation; can be linear or nonlinear; if linear, can be dependent on frequency in direct-solution steady-state dynamic analysis; can be dependent on temperature and field variables; and can be used to assign a structural damping factor to form the imaginary pa

关于cohesive element 中模量，厚度一些对应关系的理解与讨论

dava,你可能看见了我在你那篇精华里面的留言，我发现这个问题还不是非常的清楚，现在单独的列出来，写一下我的理解以及一些还有疑问，需要和大家讨论的地方,供大家参考：

1. 关于cohesive element的traction-separation law的定义：顾名思义，这个law给的是力与位移的关系，而不是平时常见的力与应变的关系，因此现在的曲线斜率（对于开始的线弹性阶段），是E/L而不是E. （简单的推导：stress=E(modulus)*strain＝E*L(original length)/L*strain=E/L*delta(位移)， so stress/delta=E/L)。

2. 试验数据的输入：针对一种材料，或者一组试验数据得到的材料的young's modulus E, 中间的cohesive layer的厚度，当转换输入到ABAQUS中进行模拟的时候，对于cohesive layer,ABAQUS需要的是stiffness,也就是E/L，而不是E,所以使用者需要把试验材料的E除以试验得出的cohesive layer的厚度，输入到ABAQUS

名称 tria3 CTRIA3— Triangular Connection Element 描述 Defines a triangular plate element (TRIA3) of the structural model. This element uses a 6 degree-of-freedom per node formulation 定义机构模型的三角形板单元。这一单元用每节点6自由度表达 CTRIAR entry is equivalent to CTRIA3. Unlike other Nastran codes, a 6 degree-of-freedom per node formulation is used for all shell elements. CTRIAR—Triangular Element Connection CTRIAR条目相当于CTRIA3。不像其他有限元软件代码，6自由度的每节点用于所有壳单元。 BMFACE—Barrier Mesh Face Defines quad or tria faces that are in turn used to define a barrier

名称 tria3 CTRIA3— Triangular Connection Element 描述 Defines a triangular plate element (TRIA3) of the structural model. This element uses a 6 degree-of-freedom per node formulation 定义机构模型的三角形板单元。这一单元用每节点6自由度表达 CTRIAR entry is equivalent to CTRIA3. Unlike other Nastran codes, a 6 degree-of-freedom per node formulation is used for all shell elements. CTRIAR—Triangular Element Connection CTRIAR条目相当于CTRIA3。不像其他有限元软件代码，6自由度的每节点用于所有壳单元。 BMFACE—Barrier Mesh Face Defines quad or tria faces that are in turn used to define a barrier

ABAQUS中实体单元的应用

在ABAQUS的单元库中，应用最广泛的是应力/位移实体单元族。对三维单元，可以选择六面体、四面体和楔形体；对二维单元则可在三角形与四边形之间进行选择。这些基本的单元形状，每一种都有线性和二次的两类选择。对六面体和四边形，还可选择完全积分或减缩积分。最后，还可选用标准元或杂交元列式。另外对线性六面体或四边形单元，还有个附加的功能，可选择非协调模式，而对二次的三角形或四面体单元可以应用修正列式。

若列出所有种类的单元，所面临的实体单元的总数目是相当大的，仅三维单元而言就超过20种。模拟的精度将强烈地依赖于所采用的单元类型。特别是在初次使用时，在这些单元中选择哪一个最为合适很可能是一件令人苦恼的事情。然而，用户会逐渐把这个工作看作是从一个20多件的工具组中，有能力选择最恰当的工具或单元来完成的一个有价值的工作。

这一章讨论了不同的单元列式和积分水平对一个特定分析的精度的影响。同时也讨论了一些选择实体单元的一般性原则。这些讨论提供了获得更多应用ABAQUS经验和知识的基础。在本节末的例子将允许用户应用这些知识建立和分析一个连接柄构件的模型。

4.1 单元列式和积分

通过图4-1所示的悬臂梁，可阐明单元阶数（线性或二次