ABAQUS读懂用户手册系列—修炼Cohsive内功：内聚力单元/接触基础知识点
Cohesive作为ABAQUS中常用的粘结技术，无论在模拟粘结界面（例如新旧混凝土叠合面、复合材料粘结界面）或是全局粘结单元（例如模拟细观混凝土开裂）具有较广泛的应用。今天喵星人从官方的用户手册中选取了几个Cohesive基础而又关键的知识点，帮助大家修炼Cohsive内功。
内聚力单元/接触区别
对于内聚力单元/接触的相同之处，用户手册指出：
The formulae and laws that govern cohesive constitutive behavior are very similar for cohesive contact and cohesive elements. The similarities extend to the linear elastic traction-separation model, damage initiation criteria, and damage evolution laws.
控制内聚本构行为的公式和法则在内聚力接触与内聚力单元中极为相似。包括适用于线性弹性牵引-分离模型、损伤起始准则以及损伤演化法则。
可见，内聚力接触与内聚力单元的本构模型基本相同，在ABAQUS中的操作差异在于内聚力单元需要在材料的属性中输入，内聚力接触则是在相互作用的接触中输入。
对于内聚力单元/接触的差异，用户手册给出了以下图表：
结合项目经验，喵星人指出这两种的差异包含但不限于：
1.对于有明显粘结厚度概念的粘结行为，通常选择内聚力单元；
2. 对于需要全局插入内聚力行为的，通常选择内聚力单元；
3.对于粘结行为为同一部件的，通常选择内聚力单元。
这样看起来内聚力单元似乎是首选项？其实不然！对于多部件间的拼装粘结行为，内聚力接触则有得天独厚的优势！
可以说，这两种各有优势，若是根据具体项目结合起来用，更有事半功倍之效。
内聚力单元的易错点——网格行为
根据本人项目经历与同学们反馈的问题，喵星人总结了使用内聚力单元时可能出现的易错点：
1、由于内聚力单元必须划分或指派粘结层网格，为了识别粘结层方向，必须扫掠指派厚度方向，若未正常扫略网格，则按照网格节点序号进行识别厚度方向，这将使得内聚力粘结方向可能存在问题。
2、被粘结的部件接触面需与粘结层绑定or来自同一部件。部分同学会在设置内聚力单元后，又把粘结层和被粘结物体间设置了一层内聚力接触，这样相当于串联了两次粘结行为，属于概念型错误。
内聚力接触的易错点——初始化过程
这个过程ABAQUS用户手册中 特别指出容易弄错：
The initial contact status as a function of position along a cohesive contact interface can fundamentally affect simulation results. The intent for this example is that the block is initially touching the wall with the cohesive status initialized to bonded. However, a small, unintended initial gap exists between the block and the wall in the initial configuration, so the contact status is initialized to "opened" or "inactive," and the cohesive status is initialized to unbonded by default. If there is no initial cohesive bonding in this example, the applied force will push the block away from the wall or perhaps. User controls associated with the initial contact status
粘性接触界面沿位置分布的初始接触状态会从根本上影响仿真结果。该模型本应使方块在初始状态下与墙面接触，并将粘性状态初始化为“粘合”。但由于初始构型中存在微小且非预期的间隙，导致接触状态被默认初始化为“开启”或“非激活”状态，粘性状态亦默认初始化为“未粘合”。若此例中初始未建立粘性粘接，施加的外力将使方块脱离墙面。用户可通过初始接触状态相关控制参数。
本构模型
用户手册中命名其为“牵引力-分离准则”。具体如下图所示：
简而言之，粘结面的行为可视为双折线模型——以线性增长至强度后，又线性降低至0。三维应力状态下，线性本构为：
那么问题来了，在三维应力状态下，如何判断粘结层的复合应力是否达到峰值点呢？用户手册给出了四种准则：
1.最大应力准则：
2.最大分离位移准则：
3.二次应力准则：
4.二次分离位移准则：
关于这部分理论的讲解，喵星人讲的相对深入，如果有兴趣的同学，可以点击下方“阅读原文”观看讲解视频。
尤其需要注意的是，根据应力空间的大小，可以确定，二次应力和二次分离位移准则相对偏于安全。
单轴作用下的损伤演化如图所示：
一言以蔽之：当粘结状态进入下降段后，往复加载的应力始终指向原点。
在多维应力影响下，用户手册给出演化应力空间：
另外，用户手册给出了三维应力下的演化方程：
损伤D类似于混凝土CDP模型中的damage：大小位于0~1之间，未进入下降段的损伤则为0；当最大等效位移达到上限，三向应力则同时降至0，损伤达到1。需要注意的是，受压不会造成粘结损伤（PS：若要考虑受压粘结损伤，则需通过编写子程序实现）。
同样。
二次开发接口
内聚力单元与内聚力接触的二次开发接口也不同。内聚力单元由于其本身为单元，因此二次开发接口为UMAT（显式为VUMAT），而内聚力接触的二次开发接口为UINTER（显式为VUINTER）。其中UMAT编写规则与传统实体单元存在不同，关于UMAT内聚力单元二次开发本人已有论文复现案例，感兴趣同学可以通过主页了解。对于UINTER内聚力接触二次开发后续喵星人也会开展案例教学，敬请期待！
