基于Abaqus的组合工况结果提取及解读

在我的上一篇文章中，详细介绍了在胶粘仿真中使用Cohesiveelement的建模方法，得到了广大读者的关注，文章阅读量也即将突破1万，有些读者私信给我，问我能否写一篇关于使用Cohesivecontact模拟胶粘的文章，我当时也答应了，奈何工作繁忙，迟迟无法下笔，借助这个周末，也把这个许诺给履行了吧。相比于Cohesiveelement，使用Cohesivecontact建模时不需要建立胶体模型，不需要设置其物理参数，也不需要指定网格类型，相对来说会简单一些。本文将详细介绍Cohesivecontact的建模方法，也会指出与Cohesiveelement建模时的参数设置差异，最后也比较了两种建模方式下的结果差异。研究对象还是与上一篇是一样的，这里还是再列一下吧：问题描述：现有上下两层不锈钢板，中间层为胶，下钢板固定，上钢板沿Z方向移动0.002mm，分析胶的应力变化及损伤演变，见图1。图1钢板胶粘模型(不建胶层)具体步骤如下：(1)创建部件创建上、下钢板2个三维变形实体，两块钢板完全一致。图2创建钢板实体(2)设置材料、截面属性。由于没有建胶层实体，所以不需要设置胶体的材料属性，仅创建钢板的材料、截面属性即可，再把属性赋予钢板实体。图3设置钢板的材料、截面属性(3)创建装配体。导入上、下钢板两个部件，通过平移把它们放在如图1的合适位置，两者之间不存在间隙。(4)设置分析步选用“静力，通用”类型，增量步按图4设置。图4设置分析步及增量步设置场输出量、历程输出量，见图5。图5设置分析步的输出(5)设置相互作用。首先设置粘接接触属性，这也是最重要的一部分(使用Cohesiveelement建模时，不需要该部分)，属性包括粘性行为、损伤。粘性行为按图6设置，刚度K=模量E/胶层厚度，因为在使用Cohesiveelement建模时，使用了胶体的模量(弹性E=1000Mpa，剪切G=385Mpa)，胶层厚度为0.1mm，则在使用Cohesivecontact建模时，胶体的刚度Knn=1000/0.1=10000，Kss=Ktt=G/0.1=3850。图6粘性行为设置损伤设置见图7，填入许用正应力、许用切应力，损伤演化类型也是按线性位移，破坏位移为0.001mm，这一块的设置与使用Cohesiveelement建模时设置胶体损伤是完全一致的。图7损伤设置以上粘接接触属性设置好了，再创建表面-表面接触，主、从表面分别选择上钢板的下表面、下钢板的上表面，离散化方法一定要选择“节点-表面”，其余默认即可，再把接触属性赋予接触对，见图8。图8设置接触对为了施加载荷方便，上钢板的上表面与参考点1连接起来，下钢板的下表面与参考点2连接起来，连接方式为MPC绑定，见图9。图9上、下表面与参考点的连接这里需要特别说明的是，不能像上一篇文章使用Cohesiveelement建模那样，采用“刚体约束”把整个体与参考点连接起来，这是因为使用Cohesivecontact时，需要使用上钢板的下表面、下钢板的上表面作为接触对，两者的运动行为是靠接触，使用“刚体约束”时这两个表面的运行完全依赖参考点，无法模拟两者的接触行为。(6)设置约束、载荷固定下钢板，上钢板往上移动0.002mm，见图10。(a)固定下钢板(b)移动上钢板图10设置约束、载荷(7)网格划分按照传统方式选择钢板的网格单元类型即可，装配体网格见图11。图11模型网格划分(8)提交计算，观察结果。计算结果见图12，上钢板的位移为0.002mm，下钢板被固定，位移为0，中间是空的。图12位移图与上篇文章Cohesiveelement建模类似，把上钢板的位移施加点及其位移提取出来，并比较两种建模方式下的差异。上钢板的位移施加点及其位移关系如图13所示。图13位移施加点的支反力与其位移的关系为了更清晰对比两种建模方式下的差异，把两者的结果放在一张图上对比，见图14。从图中可以发现，两种建模方式下，支反力与其位移函数关系基本上是一致的，两者峰值几乎一致，但是使用Cohesivecontact建模时，峰值会稍稍延迟一点，这应该是钢板的弹性变形引起的，在上一篇使用Cohesiveelement建模时，使用了刚体约束，抑制了钢板的弹性变形。图14两种建模方式下的结果对比来源：CAE与Dynamics学习之友