浅析层叠复合材料断裂的两种方法

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ABAQUS模拟层叠复合材料断裂有两种方法:粘结行为(cohesive behavior)和虚拟闭合缝隙发(VCCT)。在此介绍一下两种方法的联系与区别。

       两种方法在应用和算法上非常相似，两者的理论都用于建立界面剪切和分层缝隙的生长和失效；在损伤发生时，采用线弹性损伤本构理论建立材料响应基于线弹性断裂法则；从损伤发生到完全失效之间消耗相同的断裂能。

两种方法的根本区别在于损伤发生时裂纹生长的预测方法。

        VCCT法假定存在缺陷，主要用于脆性材料裂纹的扩展，其中extended VCCT法支持塑形断裂和局部裂纹释放。在定义中基于面的脱绑框架，需要定义断裂能GⅠ GⅡ GⅢ，在应变能释放率超过断裂能时发生裂纹扩展，如下图1。

        粘结行为可以模拟裂纹的萌生和生长。其中裂纹萌生需要严格基于预定义的极限应力或应变。粘结行为可以用于脆性材料和塑形材料的裂纹生长，原理图如下图2。在定义中，粘结行为基于界面单元或基于接触，需要定义弹性模量，极限应力或应变以及断裂能GⅠ GⅡ GⅢ。在粘结牵引力超过临界值时裂纹萌生，当完全分开后释放临界应变能。

两种方法在双悬臂梁分离中的结果对比，如下图3。

来源：有限元在线