Cohesive单元与复合材料渐进损伤应用实例

Claudia

       复合材料有许多特性：制造工艺简单，强度高，刚度大，具有灵活的可设计性，耐腐蚀、对疲劳不敏感，热稳定性好。

       由于复合材料的上述优点，在航空航天、汽车、船舶等领域，都有广泛的应用。在新型飞机设计中，复合材料的大量应用对分析技术提出新的挑战。例如在某客机各种材料的使用状况，其中复合材料的比例约为50%。

        ABAQUS提供一种粘结单元（cohesive element），用以模拟两个部分之间的粘性连接，一般来说，它要求粘结材料尺寸和强度都小于粘结部分（比如多层复合材料的胶粘层），进而可以利用cohesive element模拟材料的断裂。

        复合材料渐进损伤与cohesive单元联合使用可以模拟复合材料真实破坏情况。本文通过实例简单介绍利用ABAQUS模拟复合材料真实破坏情况。

        单层壳尺寸为长246mm，宽13mm，厚为0.3mm，将单层壳复制18份，偏移每层壳，使19层壳两两接触，如下图 1所示。

复合材料材料属性参数如下，单位为mm-T，

密度：1e-9，弹性模量相关系数E1，E2，Nu12，G12，G13，G23分别为1000，145000，0.23，3760，3760，3760。

各层材料从下往上铺层角度如下所示

[90/60/-60/90/-45/45/90/0/90/45/-45/90/-45/45/0/45/45/-45/0]，

复合材料渐进损伤引进hashin准则，各项参数如图 2所示

每层复合材料之间建立接触，接触属性为cohesive接触属性，参数如图 3所示，

边界条件如图 4所示，

分析步采用显式分析步，仿真时间为0.05S。

计算结果如下所示

来源：FEAonline    有限元在线