引言：目前工程上主要有螺栓，過盈，焊接和膠粘四種常用的連接方式，本文基于ANSYS Workbench環(huán)境，引入內(nèi)聚力模型來實現(xiàn)對膠粘結(jié)構(gòu)界面開裂失效的計算，文中的界面失效參數(shù)為隨意給定，不是工程實際測試數(shù)據(jù)，僅起到演示作用！

1.問題的描述

如圖所示給出了膠粘結(jié)構(gòu)的三維模型，該膠粘結(jié)構(gòu)由上下鋼板組成，中間通過膠粘接到一起。(膠不需要建模，其影響主要通過內(nèi)聚力模型實現(xiàn))上下板的材料為結(jié)構(gòu)鋼，粘結(jié)層的材料模型采用基于開裂的能量釋放率內(nèi)聚力模型，其中最大法向接觸應(yīng)力5MPa，法向開裂的臨界能量釋放率250J/m2，最大切向等效接觸應(yīng)力為2MPa，切向滑動臨界能量釋放率150 J/m2，人工阻尼系數(shù)1e-5。如圖所示，給出了膠粘結(jié)構(gòu)的約束位置，在如圖B和C位置設(shè)置位移載荷，其值為0.004m，方向相反。2.軟件操作要點2.1 建立分析系統(tǒng)

2.2?定義內(nèi)聚力材料模型雙擊結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析系統(tǒng)中的工程數(shù)據(jù)(Engineering Data)子模塊，在Material選項中定義膠層材料名稱為CZM，然后在左側(cè)Toolbox，單擊Cohesive Zone，雙擊Fracture-Energies based Debonding，按照如圖所示，輸入膠層材料參數(shù)。

2.3?導(dǎo)入計算模型如圖所示，右擊結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析系統(tǒng)中的幾何體選項(Geometry)，選擇Import Geometry>Browse，打開工作目錄文件夾，選擇膠粘結(jié)構(gòu)文件，單擊OK。

2.4?定義接觸ANSYS Workbench的一個最大優(yōu)勢就是可以自動偵測接觸對，該實例程序會自動偵測到兩塊鋼板之間的接觸，單擊項目樹Connections>Contacts>ContactRegion，設(shè)置Formulation為Augmented Lagrange。

2.5?定義界面失效模型

如圖所示定義斷裂選項，右擊Model>Insert>Fracture，則在項目樹中出現(xiàn)Fracture選項。如圖所示定義接觸開裂選項，右擊Fracture>Insert>ContactDebonding,，單擊Contact Debonding選項，彈出如圖所示的接觸開裂細節(jié)設(shè)置面板，選擇材料為CZM，選擇接觸區(qū)域為Contact Region。

圖 定義斷裂選項

圖 定義接觸開裂選項

圖??接觸開裂細節(jié)設(shè)置面板

2.6?劃分網(wǎng)格單擊Mesh，按照如圖所示的網(wǎng)格劃分細節(jié)設(shè)置面板進行設(shè)置Element Size為4.5e-3m；右擊Mesh>Generate Mesh。

2.6?求解設(shè)置單擊AnalysisSettings，彈出如圖所示的靜力學(xué)分析設(shè)置面板，將自動時間步(Auto TimeStepping)設(shè)置為On，定義方式(Define By)設(shè)置為Substeps，初始子步為(Initial Substeps)50000，最小子步(Minimum Substeps)為50，最大子步(MaximumSubsteps)為1e5，將Large Deflection設(shè)置為On，表示打開了大變形分析。

2.7定義固定支撐

右擊StaticStructural，選擇Insert>FixedSupport，在細節(jié)窗口彈出如圖所示的固定支撐細節(jié)設(shè)置面板，選擇膠粘結(jié)構(gòu)的側(cè)邊，單擊Apply，其它設(shè)置按照圖2-14進行設(shè)置。

圖 固定支撐細節(jié)設(shè)置面板

2.8 定義位移約束

右擊Static Structural，選擇Insert> Displacement，在細節(jié)窗口彈出如圖所示的位移約束細節(jié)設(shè)置面板，選擇鋼板的上邊，單擊Apply，其他設(shè)置按照圖進行設(shè)置，按照剛才的同樣設(shè)置方法，按照圖設(shè)置鋼板的下邊。

2.9.求解

選擇StaticStructural>Solution，右擊Solution，選擇Solve。

2.10.查看結(jié)果

圖?膠粘結(jié)構(gòu)反力與時間的關(guān)系

后記：對于膠粘結(jié)構(gòu)，工程上主要關(guān)心其能傳遞的最大臨街載荷，反力曲線的峰值即為界面?zhèn)鬟f的最大拉力，對于其他三種連接方式分析計算，請大家關(guān)注公眾號，后期會擇機推送相關(guān)技術(shù)文章。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的界面上下固定_基于ANSYS的胶粘结构界面开裂有限元计算的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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