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cohesive单元 K(E)参数

Cohesive单元E/Knn,G1/Kss,G2/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

cohesive单元 K(E)参数

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/Knn,G1/Kss,G2/Ktt

cohesive单元 K(E)参数

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

cohesive单元 K(E)参数

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。