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<p>目前為止裂紋的任意路徑擴展模擬主要有三種方法：1 基于斷裂力學，根據計算得到的G或者K與臨界值進行比較，設置裂紋的一次擴展長度，更新模型，重新劃分網格，再進行下一次計算，這種方法雖然可以實現裂紋的任意路徑擴展，但是必須預制裂紋，而且計算十分復雜，實現困難，對于沒有什么編程基礎的人，幾乎很難實現，另外，它對于模擬裂紋的分叉及交叉問題幾乎無能為力；2 通過ABAQUS軟件中的擴展有限單元法即便XFEM

<p>本帖給出了通過批量插入0厚度的cohesive單元，模擬在沖擊條件下，小球開裂和基體開裂兩種情況下的效果圖，對整個模型都插入cohesive單元或者對局部插入cohesive單元或者其他特定條件下的插入都可以使用程序插入，在小球沖擊情況下，裂紋的擴展過程在下面給出來了，由于參數是隨便假設的，所以效果可能不是很理想，對于不同行業，可以通過調整實際的參數可以很好地模擬裂紋的擴展，</p><p>批量插入

；</p><p>&nbsp;&nbsp;例如：基于LEFM或者粘性片段法的xfem</p><p>3 在實體單元間批量插入cohesive單元模擬裂紋的任意路徑擴展；</p><p>&nbsp;&nbsp;例如：在所有實體單元間批量插入cohesive單元</p><p>4 使用圍線積分+網格重新劃分模擬裂紋的任意路徑擴展；</p><p>&nbsp;&nbsp;例如：自己編程實現圍線積分+網格重新劃分，或者

<p><br></p><p><br></p><p>abaqus自從2016版本開始就加入了一鍵插入cohesive單元的功能，但是它只能在邊界插入，這對于模擬已知開裂路徑的研究工作者來說是一個福音，它給出了高效快捷的一種建模方式，我在之前的帖子已經詳細介紹了二維和三維模型的插入適用條件及限制因素，現在奉上一個簡單的例子，這個是一個入門學習cohesive的例子，它基于abaqus2018版本插入cohesive

# 采用插入Cohesive單元生成多裂紋開展二維巖石切削模擬的必要性在二維巖石切削數值模擬中，采用**插入Cohesive單元法生成多裂紋**是精準刻畫切削過程中巖石損傷、裂紋萌生-擴展-貫通及碎屑形成的核心技術手段，其必要性可從力學機理表征、數值計算精度、工程適用性三個維度展開分析。

</p><p>對于ABAQUS中的這些諸多失效模擬方法，不再一一詳細列出，下面我就重點說一下目前比較流行的任意裂紋擴展分析方法，到目前為止裂紋的任意路徑擴展模擬主要有三種方法：1 基于斷裂力學，根據計算得到的G或者K與臨界值進行比較，設置裂紋的一次擴展長度，更新模型，重新劃分網格，再進行下一次計算，這種方法雖然可以實現裂紋的任意路徑擴展，但是必須預制裂紋，而且計算十分復雜，實現困難，對于沒有什么編程基礎的人

批量嵌入cohesive單元程序（2D/3D）現在很多很多的朋友都需求批量嵌入cohesive單元程序（不論是出于好奇，還是科研需要，或者其他…），個人在這上面也是下足了功夫，為了幫助現在急需程序的人員，現在超低價出售批量嵌入coh單元程序（不要又問：既然是回饋和幫助，為什么還要收費？這個問題不想回答，你覺得為什么呢，請尊重知識，尊重技術?。?。

XFEM與圍線積分（+網格重劃分）結果對比</p><p>*********************************************************************************************************</p><p>前面已經講述了模擬裂紋沿著任意路徑擴展的幾種方法，包括擴展有限元XFEM與網格重劃分，批量插入cohesive單元，自帶材料損傷等

二、 Cohesive element原理ABAQUSd提供一種粘結單元（cohesive element），用以模擬兩個部分之間的粘性連接，一般來說，它要求粘結材料尺寸和強度都小于粘結部分（比如多層復合材料的膠粘層），進而可以利用cohesive element模擬材料的斷裂。從本質上講，利用cohesive element模擬材料的斷裂其實是單元刪除方法的一種。

二、Abaqus 中的 XFEM 擴展有限元法（XFEM）是一種用于模擬裂紋擴展的數值方法。與傳統的有限元法相比，XFEM 不需要對裂紋進行重新網格劃分，可以有效地模擬裂紋的任意路徑擴展。

<p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;采用Cohesive在脆性材料內預制裂紋，模擬在上下板的擠壓作用下，脆性圓盤發生形變，隨后伴隨裂紋生成和擴展，最終發生崩碎。</p><p>第一步：構建脆性圓盤和上下壓板的幾何模型，采用二維模型進行仿真。

除此之外還需要指定裂紋面的法向矢量方向或者裂紋擴展的方向，在ABAQUS中裂紋擴展的方向也被稱為q向量，該向量將用于圍線積分的計算。裂紋的定義如圖3所示。圖3 ABAQUS裂紋定義界面為了在裂尖單元中引入奇異性，需要對單元節點進行特殊的處理。

本人長期從事ABAQUS軟件仿真模擬，擅長平板焊接（高斯面熱源、高斯體熱源、雙橢球熱源、圓臺柱熱源等），基于子程序的摩擦攪拌焊接，壓力電阻焊接，子程序二次開發（UEXPAN、USDFLD、UHARD、FILM、DISP、DFLUX、CREEP等），基于子程序的相變模擬，裂縫模擬（應力強度因子、J積分等），裂紋擴展（XFEM擴展有限元、cohesive element、cohesive surface

</p><p>3 voronoi晶粒開裂的仿真</p><p>&nbsp;a 通過在實體單元間批量插入cohesive&nbsp;&nbsp;&nbsp;單元法</p><p>晶粒的沿晶斷裂比較好實現，在高版本的ABAQUS軟件中（ABAQUS2016以上版本），可以輕松實現在晶粒界面批量插入cohesive單元，從而模擬晶界開裂，當然，這個批量插入也可以通過自編程或相關插件實現。

<p>前面介紹了含有弱化界面的映射網格模型建立，那么基于這樣的網格，我們該如何做開裂失效分析呢，通過批量插入cohesive單元可以模擬更為真是的裂紋擴展路徑，下面給一個含有弱化界面和本征裂紋的win7圖標的拉伸開裂模擬和沖擊開裂模擬：</p><p>win7圖標的拉伸開裂模擬：</p><p>1 有限元模型</p><div contenteditable="false" width="100%"><img

圖5：模型Ⅲ示意圖 模擬過程與結果分析 模擬裂紋的擴展有很多方法，最常用的是基于Griffith微裂紋理論的方法，還有內聚力（Cohesive Zone Modelling, CZM）方法以及基于損傷理論的方法等