什么是牵引分离定律？Abaqus如何应用牵引分离定律

牵引分离定律（Traction Separation Law）通常用来描述材料在拉伸或剪切作用下的力学行为，尤其是在材料的裂纹扩展和断裂过程中的应用。这条定律定义了在作用力和材料分离之间的关系，通常在研究材料的断裂力学、工程学和结构分析中扮演重要角色。

具体来说，牵引分离定律通常以应力和位移（或应变）之间的关系进行表述。在材料接触或分离的界面上，牵引力的大小与该界面上发生的分离位移成正比。对于不同的材料和界面，牵引分离定律可能表现出不同的特征，包括线性或非线性的关系。

在实际应用中，这条定律常常用于模拟和预测裂纹发展，尤其是在复合材料、涂层材料和其他具有界面特征的复杂材料结构中的行为。它也可以用于分析在不同加载条件下材料的耐久性和失效模式。

在Abaqus中，可以通过设置适当的接触定义来应用牵引分离定律。通常，牵引分离定律用于处理材料之间的接触问题，尤其是在涉及到界面破坏或分离的模拟中，例如复合材料、涂层等。

（1）创建模型：

在Abaqus/CAE中，首先需要根据结构的实际形状和工况条件建立有限元分析的计算模型，即有限元模型。

使用Part模块生成单个部件，并定义其几何形状。如果需要，可以从其他图形软件导入部件。

（2）定义截面和材料：

在Property模块中，生成截面和材料定义，并将它们赋予部件。对于粘聚力单元，需要定义一个特殊的材料模型，该模型将包括牵引分离定律所需的参数，如断裂能、混合系数等。

（3）嵌入粘聚力单元：

在网格模块中，使用编辑网格工具集将粘聚力单元嵌入到现有网格中。这通常是通过实体偏移网格工具来实现的，该方法可以生成一层与周围大块材料共享节点的六面体或楔形单元。

确保粘聚力单元的厚度方向在整个内聚层中保持一致，并使用扫描或偏移网格技术来生成定向一致的网格。

（1）选择牵引-分离响应：

在定义粘聚力单元的截面行为时，选择牵引-分离响应。这将允许用户根据牵引力和分离来定义粘聚力单元的本构响应。

（2）指定材料数据：

输入牵引分离定律所需的材料数据，如断裂能作为界面处法向与剪切变形（模式混合）之比的函数。

*Abaqus允许用户指定损伤前的线弹性牵引分离规律，并可以与Abaqus/Explicit中的线性粘弹性结合使用来描述率相关的分层行为。

（3）定义损伤起始和演化：

在材料定义中包括所需的损伤起始和损伤演化准则。这些准则将决定粘聚力单元在何时开始损伤以及损伤如何演化。

*Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit都允许对粘聚层的渐进损伤和失效进行建模，且其响应是根据牵引-分离来定义的。

（1）生成分析步骤和输出需求：

使用Step模块生成和配置分析步骤与相应的输出需求。确保在分析步骤中包含了正确的载荷、边界条件和场变量。

（2）提交作业并监控分析过程：

使用Job模块提交作业并进行分析。监控分析过程，确保没有错误或警告发生。

（3）查看和分析结果：

在可视化模块中查看有限元模型的图形和分析结果的图形。分析结果，评估粘聚力单元的行为是否符合预期，并根据需要进行调整和优化。

通过在Abaqus中定义粘聚力单元、指定牵引分离响应的材料数据以及定义损伤起始和演化准则，可以成功地应用牵引分离定律来模拟材料界面的力学行为。这为用户提供了强大的工具来分析和预测结构在复杂加载条件下的性能。