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[断裂与失效] Cohesive单元E/Knn,G1/Kss,G2/Ktt 参数的讨论

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发表于 2014-1-3 21:56:52 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 浙江杭州

一点小心得。错误疏漏之处请大家多指教。


Cohesive单元E/KnnG1/KssG2/Ktt 参数的讨论
Abaqus 软件中自带的粘聚力模型为线性三角形(下降阶段可以为非线性)。其它如指数、梯形或者近期出现的各类考虑塑性的复杂模型需要自己定义用户单元(UEL)实现。
1 三角模型
                              
线性三角模型如图,表示了一种‘力(应力)-位移’的分离关系。随着两点(两个面)相对位移的增加,应力线性增长,到达极值Nmax后,损伤出现,随着位移增加,力下降,模型刚度不断降低,直至力和刚度都下降为0。
决定一个线性三角模型参数为:
(1) 最大分离应力Nmax,其标准单位为Pa。
(2) 分离功:即三角形的面积。
(3) 刚度K:即上升阶段的斜率。其标准单位为Pa/m
而初始损伤位移,和完全破坏时候的位移。可以通过上面3个参数计算得到。反之亦然。
2. Cohesive单元的 ‘折算模量’ E/KnnG1/KssG2/Ktt
这应该是粘聚力模型在程序中最让人困惑的一个参数了,因为它给了2个选择。实际来讲,这里只能填由粘聚力模型刚度Knn/Kss/ktt折算过来的‘模量’‘E、G1、G2。解释如下:

(a): 粘聚力模型是一种‘应力-位移’分离关系,其刚度K=Nmax/损伤起始位移,基本单位为Pa/m    (应力/位移)。

(b): Abaqus将粘聚力模型应用为一种材料属性时,需要的是‘应力-应变’关系,其模量E基本单位为Pa   (应力/损伤起始应变)。

(c): 应变与位移的关系为:应变 = 位移/(单元几何厚度)

(d): a,b,c引出了截面属性中几何厚度和单位厚度的选择:
  (I): 当截面属性中选择指定单位厚度时:损伤起始应变 = 损伤起始位移/1 。

在数值上,损伤起始应变 =损伤起始位移,由此引出数值上 E=K。在材料属性中,可以填入K的数值,但实际表示的是E。二者单位不同。

(II): 当截面属性中选择单元实际厚度时:损伤起始应变 = 损伤起始位移/几何厚度

在材料属性中填入的值为E = K*几何厚度  



Tip:   当应用一个粘聚力模型时, K作为模型固有参数是不会随着单元几何厚度的改变而改变的。但是由于程序中需要填入的是E.所以才会有截面属性选择不同时,填入的参数不同的状况出现。

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 楼主| 发表于 2014-5-29 19:27:23 | 显示全部楼层 来自 浙江杭州
Simdroid开发平台
知行合一 发表于 2014-5-29 17:08
你好,这方面我也是一种困惑。不知道你明白了没有。
现在在想一个问题,在那个粘聚力模型的下降段,定义s ...


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 楼主| 发表于 2014-3-9 14:03:29 | 显示全部楼层 来自 浙江杭州
G-jelly 发表于 2014-3-9 01:06
我觉得K是变的,E是不变的,定义cohesive的时候需要输入的是K。 K=E/L,L是建模时候的厚度。所以K是会随着 ...

不同意这一点。

实际双材料界面大都非常薄,很难直接测定其性能,更别说E什么的了。

有个图贴过很多次了,再贴一遍。


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发表于 2014-1-7 21:07:08 | 显示全部楼层 来自 北京
学习了!我感觉那个Knn,就是双线性本构里上升段的斜率,有个问题想请教下,比如MAXs这种模式的,以最大应力作为判断损伤起始的,I型裂纹只考虑法向力的,需要输入哪些参数?这里面Ktt,KssX需要输入吗?nominal stress first direction 和nominal stress second direction指的是什么呢?
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发表于 2014-1-4 21:24:11 | 显示全部楼层 来自 上海
非常感谢哦
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 楼主| 发表于 2014-1-12 16:21:42 | 显示全部楼层 来自 浙江杭州
sunny51568 发表于 2014-1-7 21:07
学习了!我感觉那个Knn,就是双线性本构里上升段的斜率,有个问题想请教下,比如MAXs这种模式的,以最大应 ...

这个我也很困惑。最近也没有想清楚。

一些文献中将 粘聚力模型 定义为传统断裂力学的补充 提供了一种模拟裂纹扩展的新的选择

实际粘聚力模型的参数一般不能和断裂力学的参数联系起来        //特别是双材料界面,其断裂力学的理论模型非常复杂,存在多重(甚至复数形式)的奇异性。相对而言,粘聚力模型就简单一些。//

但是也有看见文献将粘聚力模型运用在单一脆性材料中  考虑材料在最大主应力下的破坏

限定裂纹发展为I型 即拉开模型。粘聚力模型的功等于断裂韧性。

我尝试过一下这种做法 实际ktt ,kss是需要输入的,用的是和Knn一样的数值。不然应该会报错。而后将剪切的极值设置的比较大。 这样剪切始终达不到极值。就不参与损伤。

当然这种做法是测试用 。实际是否正确应该要和文献做对比才知道。
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发表于 2014-3-3 08:37:54 | 显示全部楼层 来自 陕西西安
cartographer 发表于 2014-1-12 16:21
这个我也很困惑。最近也没有想清楚。

一些文献中将 粘聚力模型 定义为传统断裂力学的补充 提供了一种模 ...

最近做了三维模型中的0厚度cohesive单元,结果是出来了,但是破坏时的应力状态不明白。最大值一般是比我定义的nominal stress first direction要大。但按照三角模型,不是应该到了顶点应力就下降么?
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 楼主| 发表于 2014-3-3 09:17:20 | 显示全部楼层 来自 上海
qizc061076 发表于 2014-3-3 08:37
最近做了三维模型中的0厚度cohesive单元,结果是出来了,但是破坏时的应力状态不明白。最大值一般是比我 ...

压应力不计算入损伤 所以 压应力有时候会非常大
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发表于 2014-3-4 14:35:29 | 显示全部楼层 来自 陕西西安
cartographer 发表于 2014-3-3 09:17
压应力不计算入损伤 所以 压应力有时候会非常大

应该不是,我是纯拉的,而且看的是S33的值。

点评

我做过一些3维0厚度的例子。没有碰见过这种情况。都是小于极值点的。  发表于 2014-3-4 15:14
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发表于 2014-3-9 01:06:24 | 显示全部楼层 来自 美国
我觉得K是变的,E是不变的,定义cohesive的时候需要输入的是K。 K=E/L,L是建模时候的厚度。所以K是会随着建模的厚度改变的。
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发表于 2014-3-10 01:45:08 | 显示全部楼层 来自 美国
cartographer 发表于 2014-3-9 14:03
不同意这一点。

实际双材料界面大都非常薄,很难直接测定其性能,更别说E什么的了。

谢谢啊 昨天有个坛友发了这个讲义给我 。但是还是有个问题想请教。既然K是不变的,那关键字abaqus里的关键字 *ELASTIC, TYPE=COUPLED TRACTION,下面应该输K就行,为啥输E呢?K和E明显是不一样的吧。
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发表于 2014-3-17 10:05:26 | 显示全部楼层 来自 天津
谢谢楼主资料啦!!!
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发表于 2014-4-5 08:33:43 | 显示全部楼层 来自 大连理工大学
G-jelly 发表于 2014-3-10 01:45
谢谢啊 昨天有个坛友发了这个讲义给我 。但是还是有个问题想请教。既然K是不变的,那关键字abaqus里的关 ...

能麻烦你把你说的坛友给你发的那份讲义也给我一份吗? 我也正在学习这方面的知识
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发表于 2014-4-5 09:24:03 | 显示全部楼层 来自 美国
Philosiber 发表于 2014-4-5 08:33
能麻烦你把你说的坛友给你发的那份讲义也给我一份吗? 我也正在学习这方面的知识 ...

把你的邮箱给我
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发表于 2014-4-5 10:00:33 | 显示全部楼层 来自 大连理工大学
G-jelly 发表于 2014-4-5 09:24
把你的邮箱给我

zhp9108@163.com  谢谢哈
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发表于 2014-4-15 14:22:13 | 显示全部楼层 来自 陕西西安
G-jelly 发表于 2014-3-10 01:45
谢谢啊 昨天有个坛友发了这个讲义给我 。但是还是有个问题想请教。既然K是不变的,那关键字abaqus里的关 ...

你好,我也在学习这块,麻烦可以发一下你的资料么?我的邮箱:vassili1989@163.com
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发表于 2014-4-21 21:38:59 | 显示全部楼层 来自 陕西西安
G-jelly 发表于 2014-4-5 09:24
把你的邮箱给我

也发给我一份吧 多谢了兄弟!    dmfuture@163.com
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发表于 2014-5-29 17:08:31 | 显示全部楼层 来自 北京
cartographer 发表于 2014-1-12 16:21
这个我也很困惑。最近也没有想清楚。

一些文献中将 粘聚力模型 定义为传统断裂力学的补充 提供了一种模 ...

你好,这方面我也是一种困惑。不知道你明白了没有。
现在在想一个问题,在那个粘聚力模型的下降段,定义suboption editor里面的参数时候,里面的有一个MIXED mode behavior选项,如果选的是mode-independent是不是就就考虑的一种断裂的模式,不是混合类型的,但是问题是即使选择的是mode-independent,后面输入的fracture energy 或者 displacement at failure 又是只的哪一中开裂模式呢?
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