abaqus粘接行为之胶粘单元

在ABAQUS中，模拟复合材料、垫圈、脱胶和复合材料分层等结构的关键在于对粘接行为的精确建模和仿真。本文集中探讨了基于胶粘单元的仿真方法，尤其是响应为牵引开裂的模型构建与实现。以下内容详细介绍了从模型建立到结果分析的全过程，包括几何建模、材料属性定义、损伤行为设置、截面属性定义以及网格划分与仿真执行等关键步骤。

一、案例建模概述


本次研究采用ABAQUS的2D模型构建框架，步骤如下：




1. 模型初始化：创建一个新的2D模型，尺寸设定为20.002 X 10 mm，并将其分割为10X10，10X0.002，10X10三部分。两边两部分被定义为基体材料，中间部分作为胶粘单元材料的载体。

二、材料属性与损伤准则定义

2. 材料属性设置：基体材料的设置包括弹性模量(69000 MPa)和泊松比(0.34)，而胶粘单元材料则采用线弹性模型，选择以牵引力为基础的损伤准则。弹性模量设置为2000 MPa，剪切模量同样为2000 MPa。损伤萌生的参数基于二次名义应力准则，引入法向和切向最大名义应力极限(21 MPa, 28 MPa, 0 MPa)，当应力条件满足准则时，损伤开始萌生。

3. 损伤演化定义：损伤演化被用来表征材料在损伤状态下的响应变化。它通过定义损伤变量d来描述损伤程度，其中d为0表示完全损伤，d为1表示完全衰退为未损伤状态。在ABAQUS中，通过[Suboption]菜单下的个性化设置来进行损伤演化参数的定义。

判断方式：选择基于断裂能和位移的混合模式行为，用于描述损伤演变过程中的软化现象和刚度退化。对于以位移为准的判断，允许采用表格形式或直接指定损伤点的位置。涉及到裂能时，根据不同模型（BK定律或power law）进行断裂能的自定义，且在各向同性情况下，三组断裂能相等，对指数参数的敏感度较低。

三、截面属性与厚度定义

4. 截面属性分配：在ABAQUS中，依据选择的响应类型（牵引开裂）分配截面属性，考虑到给定的厚度（默认为1mm），此设置基于节点坐标的几何计算。如果选择指定单位厚度，需调整弹性模量值以匹配新的几何条件，确保仿真结果的物理意义。

四、仿真参数设置与网格划分

5. 静态分析步设定：采用通用静力学分析步，设定分析时间为1秒，初期增量为0.05秒。约束体的左端完全固定，右下角处施加0.05mm的位移负载。

6. 网格划分：对于胶粘单元材料区域，采用结构网格或扫略技术进行精细化处理。选用四边形几何形状，链接ABAQUS中的COhesive单元族。最终单元类型设定为COH2D4，即四节点的2维胶粘单元。

五、仿真执行与结果分析

执行计算后，通过追踪结果凸现了仿真效果。具体体现为裂纹尖端两点在变形前后的距离差达到5.73036e3mm，与初始距离1.99986e3mm相对比，显示出名义应变的量化值。在特定的几何或材料调整（如将厚度设定为1mm时，弹性模量调整为1e6 MPa）下，最大名义应变与裂纹尖端的名义应变相等，直观地反映了计算结果与理论预期的高度吻合。

武汉格发信息技术有限公司，格发许可优化管理系统可以帮你评估贵公司软件许可的真实需求，再低成本合规性管理软件许可,帮助贵司提高软件投资回报率，为软件采购、使用提供科学决策依据。支持的软件有: CAD,CAE,PDM,PLM,Catia,Ugnx, AutoCAD, Pro/E, Solidworks ,Hyperworks, Protel,CAXA,OpenWorks LandMark,MATLAB,Enovia,Winchill,TeamCenter,MathCAD,Ansys, Abaqus,ls-dyna, Fluent, MSC,Bentley,License,UG,ug,catia,Dassault Systèmes,AutoDesk,Altair,autocad,PTC,SolidWorks,Ansys,Siemens PLM Software,Paradigm,Mathworks,Borland,AVEVA,ESRI,hP,Solibri,Progman,Leica,Cadence,IBM,SIMULIA,Citrix,Sybase,Schlumberger,MSC Products...