cohesiveelement的TractionSeparationLaws模量、厚度的概念及關(guān)系總結(jié)

1、cohesiveelement的TractionSeparationLaws模量、厚度的概念及關(guān)系總結(jié)經(jīng)過了一段時間的理論與實踐，終于弄明白了一些手冊上不是很清楚的地方，寫出總結(jié)，回報大家：兩個厚度：geometriethickness和constitutivethickness.geometriethickness,簡單理解就是模型的尺寸，目的讓模型“顯得”更真實。constitutivethickness,參與模型內(nèi)部運算的尺寸，目的讓結(jié)果“算的”更真實。當(dāng)然，在設(shè)置constitutivethickness的時候可以自己定值，也可以使用geometriethickness,數(shù)據(jù)從坐標(biāo)直接

2、讀取得到，但后者的缺點是精度不夠，對精度要求高的模型應(yīng)通過定義section時手動輸入.兩個剛度：materialstiffness和interficialstiffness.materialstiffness：材料剛度，也叫彈性常數(shù)（elasticconstants），力學(xué)中使用C,ABAQUS中使用K.對于特殊的isotropic情況，它由Youngsmodulus,Poissonsratio,或者由lameconstants組成。materialstiffness定義了應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系，它是一種材料特性，在ABAQUS中與該材料層的真實厚度無關(guān)。interficialstiffnes

3、s：界面剛度，它定義了應(yīng)力與位移之間的關(guān)系。簡單的推導(dǎo)（以isotropic的單向拉伸為例）：stress=E（Youngsmodulus）*strain=E*L（originallength）/L*strain=E/L*delta（位移），所以interficialstiffness二stress/delta=E/L。）兩種模量的使用：materialstiffness定義了cohesiveelement的本構(gòu)，決定cohesiveelement的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系。在ABAQUS/CAE中要求輸入的E（K）/G（K）/G（K）就是materialstiffness,也就是cohesivelay

4、er這種材料的材料特性，與這一層的實際厚度無關(guān).interficialstiffness定義了traction-separationlaw的應(yīng)力與位移在初始線彈性階段的斜率。所以對于TS-law曲線，斜率為E/L.厚度與模量的相互關(guān)系這里需要記住最重要的一點，就是基于TS-law的cohesiveelement的使用，其核心就是這個TS-Law曲線，無論里面的數(shù)據(jù)如何選取，厚度如何變化,cohesiveelement的表現(xiàn)應(yīng)該一直follow這條使用者設(shè)計的，或者試驗得到的應(yīng)力位移曲線。也就是說在模擬中取不同的數(shù)值的同時，一定要保證相應(yīng)的其他數(shù)據(jù)依然能給出上次一樣的TS-law曲線，否則兩次模

5、擬就完全不一樣了。舉個例子說明：假定使用MAXE作為damageinitiationcriterion,選displacement作為damageevolution的參數(shù)。初始給定materialstiffness:E/G1/G2，constitutivethickness選取默認(rèn)1。為了方便說明，modemix選取independent.（mixmode一樣的道理，因為都是線性等比例的變化關(guān)系）damageinitiationstrain:0.1/0.1/0.1（三個方向）displacementatfailure:那么這次模擬給出的是一個以位移u_c=0.1為damageinitiatio

6、n（曲線的最高點對應(yīng)的位移值），u_u=0.2為ultimatefailuredisplacement（曲線的最終點對應(yīng)的位移值），開始線彈性階段以E/L二E/1為斜率的TS-law的曲線。假設(shè)第二次模擬使用geometriethickness=0.1,而不是1,那么為了保持TS-law曲線，首先，斜率不變：E/L=E/1?，F(xiàn)在L=0.1，所以要改變輸入的materialstiffness值為：0.1E/0.1G/0.1G;其次，斜率不變了，但是需要在位移=0.1的地方開始damage,而位移等于strainXeonstitutive_thickness.constitutive_thickn

7、ess現(xiàn)在等于0.1,所以damageinitiationstrain需要改成：1/1/1.而最終失效時的位移值不需要改變。這樣第二次的模擬給出了和第一次完全一樣的TS曲線，也就保證了模擬的一致性。）厚度與精度的影響：精度由geometriethickness和constitutivethickness共同控制。概括的說兩個的厚度越大，精度越差。因為cohesiveelement的根本是模擬兩個相距0距離的surface的對應(yīng)位置關(guān)系，因此理論上cohesiveelement的位移不可能出現(xiàn)負(fù)值，但是隨著厚度的增加，這一層越來越趨于一個有限厚度的變形問題，相應(yīng)的也會出現(xiàn)負(fù)位移，這個不難理解，當(dāng)

8、你變形一塊相當(dāng)厚度的平板的時候，平板表面產(chǎn)生翹曲，部分上突（正位移），部分下凹（負(fù)位移），雖然平板的底面可以固定在地上保證0位移。這里也就可以說明為什么ABAQUS對于geometriethickness使用零厚度的原因：當(dāng)geometriethickness使用零厚度，那么相應(yīng)的constitutivethickness可以取默認(rèn)值1或者更大而不影響精度，因為geometrie的零厚度限制了變形，消除了負(fù)位移的情況；反之，當(dāng)geometriethickness不為零厚度時，就只有通過減小constitutivethickness來控制精度了。所以對于模型中l(wèi)ayer有限厚度的情況，建議不使用

9、默認(rèn)值1，可是改小比如取0.001,但是相應(yīng)的其他數(shù)據(jù)須按上述的原則進(jìn)行修改.這些都是使用cohesiveelement時需要清楚的，而手冊沒有交代明白的基本概念，加上手冊上對各種理論的說明和dava給予的實例步驟，我想cohesiveelement在基于Traction-Separationlaw的使用這一塊應(yīng)該不會再由什么大問題了。ansyslO0新命令CZMESHCZMESH,ecomps1,ecomps2.KCN,KDIR,VALUE,CZTOL創(chuàng)建、產(chǎn)生分界的粘接單元ecomps1靠近操作區(qū)域的面組或?qū)嶓w單元的名稱或者編號ecomps2與ecompsl以操作界面對稱的面組或?qū)嶓w單元的

10、名稱或編號KCN分割面所在的坐標(biāo)系編號和法線方向（在ecompsl、2沒有定義的情況下）KDIR在指定的分割面所在的坐標(biāo)中垂直于分割面的坐標(biāo)方向（在ecomps1、2沒有定義的情況下）VALUE分割面所在KDIR的坐標(biāo)值（在ecompsl、2沒有定義的情況下）CATOL指定VALUE的公差值，具體的表達(dá)式如幫助中所示其中AX為X最大值與X最小值的差，aY，Z同樣。注意：當(dāng)ecomps1、2定義時，用CAMESH在兩個組或?qū)嶓w單元之間創(chuàng)建分界單元（INTER202，INTER203，INTER204，INTER205）分隔單元與分界面兩側(cè)的組或?qū)嶓w單元共享結(jié)點創(chuàng)建的分界單元將分割組或?qū)嶓w單元在定義的分界面上后來的分界操作將會使分界面上的結(jié)點之間的距離增加。除非特殊定義，CZMESH