ABAQUS批量嵌入cohesive element

2017-02-28 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

有限元商業(yè)軟件ABAQUS提供了多種模擬裂紋開裂的方法,其中以cohesive element和XFEM最為有效。XFEM只需要添加預(yù)制裂紋,即能模擬裂紋的擴(kuò)展,裂紋路徑不受限制,可穿過單元傳播。XFEM模擬開裂時(shí),認(rèn)為材料各處的斷裂強(qiáng)度是一致,這很難模擬本身具有離散性的脆性材料裂紋擴(kuò)展受強(qiáng)度影響。將cohesive單元批量嵌入單元網(wǎng)格之間,并賦予cohesive element服從weibull分布的斷裂強(qiáng)度,即可實(shí)現(xiàn)裂紋沿任意路徑擴(kuò)展,此時(shí)裂紋的擴(kuò)展受強(qiáng)度的影響。雖然用cohesive element模擬裂紋開裂,裂紋只能演單元邊開裂,但其對(duì)脆性材料開裂的模擬更接近真實(shí)情況。ABAQUS CAE中只提供了簡單添加cohesive element的方法,要實(shí)現(xiàn)cohesive element的批量添加,需要通過對(duì)inp文件的處理來實(shí)現(xiàn)。下圖為“Tensile fracture simulation of random heterogeneous asphalt mixture with cohesive crack model”中加入cohesive element的示意圖。

Python是ABAQUS的腳本語言,可很方便的實(shí)現(xiàn)文本操作。cohesive element的添加流程如下:

(1)在ABAQUS CAE中生成inp文件,并將需要添加cohesive element的單元建立集合,為描述方便,下文把此集合稱作CO_IN_SET;

(2)用python程序讀取inp文件,分別獲得節(jié)點(diǎn)信息及單元信息,以及CO_IN_SET;

(3)獲得CO_IN_SET中單元對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn),并找出其中節(jié)點(diǎn)的重復(fù)次數(shù),重復(fù)節(jié)點(diǎn)大于2的即需生成新的節(jié)點(diǎn),每一重復(fù)節(jié)點(diǎn)生成的新節(jié)點(diǎn)比其重復(fù)次數(shù)少1,記錄新節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的單元;

(4)獲得CO_IN_SET中單元對(duì)應(yīng)的邊的重復(fù)次數(shù),其單元的邊由單元的節(jié)點(diǎn)按逆時(shí)針連接形成,單元的重復(fù)邊即為需要嵌入cohesive單元的地方;

(5)替換CO_IN_SET單元的節(jié)點(diǎn)為新的節(jié)點(diǎn),并按照重復(fù)邊形成cohesive單元;

(6)輸出新的包含cohesive element的inp文件。

我在實(shí)現(xiàn)批量添加cohesive element的過程中得到了天津大學(xué)郭老師的幫助,非常感謝郭老師的指點(diǎn)和解答。

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