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    CAE咨询 / Data Area

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    采用Cohesive方法实现材料损伤与裂纹扩展

    发布时间:2014-01-02

    浏览次数:

    • 案例行业

      损伤与断裂分析

      采用Cohesive方法实现材料损伤与裂纹扩展

      案例类别

      采用Cohesive方法实现材料损伤与裂纹扩展

      问题描述

         表面加强肋界面裂纹的起始与扩展过程的模拟

         金属陶瓷的裂纹扩展

         复合材料粘结层的开裂

         移动质量球对静止墙壁的冲击

      应用软件

      网格划分

      应用ANSA进行网格划分

      计算求解

      应用ABAQUS进行求解

      其它相关软件

       

      计算分析

      表面加强肋界面裂纹的起始与扩展过程的模拟

      该案例描述了在Abaqus中使用Cohesive单元的方法预测表面加强肋界面裂纹的起始与扩展过程,这种类型的结构经常会遇到的失效模式。该模拟结果与实验进行了很好的对比。

      如图演示的是表面加强肋的几何结构模型与利用Cohesive单元的方法在外部载荷下,裂纹的扩展。

      金属陶瓷的裂纹扩展

      Cohesive单元的方法具有普遍的应用范围,对于多裂纹的扩展问题也有很好的解决方案。如图是一个模拟冲击过程的有限元模型和结果图,冲击杆以一定的速度冲击金属陶瓷,FGM为梯度功能材料,substrate为基底。在冲击杆和FGM材料的上表面设置接触,为增强数值稳定性还模型加入了很小的阻尼(有许多实验表明这对能量方面造成的误差在25%)。模型大约15000个单元,为了模拟裂纹扩展,在冲击区域(20mm*30mm)有大约10500cohesive单元分布在单元的边界。

      图片6

      复合材料粘结层的开裂

      该模拟反映了典型的复合材料层间开裂过程的模拟。模型中复合材料由三层粘结单元粘结而成。在动态冲击载荷作用下,复合材料的分层表现为显著的层间失效。

      图片1

      delamination_start

      移动质量球对静止墙壁的冲击

      该模型在每一个六面体单元之间创建一层粘结层,从而形成六面体粘结墙体。采用一个质量较大的球体实现高速对静态墙体冲击损伤模拟。模型分析采用Abaqus/Explicit实现,采用Cohesive单元还可以模拟诸如水面滑行、机加工、石油钻井、开挖以及爆炸对建筑物的影响等工程分析。

      projectile_impact_frame10

       

       

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