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引言：目前工程上主要有螺栓，过盈，焊接和胶粘四种常用的连接方式，本文基于ANSYS Workbench环境，引入内聚力模型来实现对胶粘结构界面开裂失效的计算，文中的界面失效参数为随意给定，不是工程实际测试数据，仅起到演示作用！ 1.问题的描述  如图所示给出了胶粘结构的三维模型，该胶粘结构由上下钢板组成，中间通过胶粘接到一起。（胶不需要建模，其影响主要通过内聚力模型实现）上下板的材料为结构钢，粘结层的材料模型采用基于开裂的能量释放率内聚力模型，其中最大法向接触应力5MPa，法向开裂的临界能量释放率250J/m2，最大切向等效接触应力为2MPa，切向滑动临界能量释放率150 J/m2，人工阻尼系数1e-5。如图所示，给出了胶粘结构的约束位置，在如图B和C位置设置位移载荷，其值为0.004m，方向相反。2.软件操作要点2.1 建立分析系统  2.2 定义内聚力材料模型双击结构静力学分析系统中的工程数据（Engineering Data）子模块，在Material选项中定义胶层材料名称为CZM，然后在左侧Toolbox，单击Cohesive Zone，双击Fracture-Energies based Debonding，按照如图所示，输入胶层材料参数。  2.3 导入计算模型如图所示，右击结构静力学分析系统中的几何体选项（Geometry），选择Import Geometry>Browse，打开工作目录文件夹，选择胶粘结构文件，单击OK。  2.4 定义接触ANSYS Workbench的一个最大优势就是可以自动侦测接触对，该实例程序会自动侦测到两块钢板之间的接触，单击项目树Connections>Contacts>ContactRegion，设置Formulation为Augmented Lagrange。  2.5 定义界面失效模型 如图所示定义断裂选项，右击Model>Insert>Fracture，则在项目树中出现Fracture选项。如图所示定义接触开裂选项，右击Fracture>Insert>ContactDebonding,，单击Contact Debonding选项，弹出如图所示的接触开裂细节设置面板，选择材料为CZM，选择接触区域为Contact Region。  图 定义断裂选项  图 定义接触开裂选项  图 接触开裂细节设置面板2.6 划分网格单击Mesh，按照如图所示的网格划分细节设置面板进行设置Element Size为4.5e-3m；右击Mesh>Generate Mesh。  2.6 求解设置单击AnalysisSettings，弹出如图所示的静力学分析设置面板，将自动时间步（Auto TimeStepping）设置为On，定义方式（Define By）设置为Substeps，初始子步为（Initial Substeps）50000，最小子步（Minimum Substeps）为50，最大子步（MaximumSubsteps）为1e5，将Large Deflection设置为On，表示打开了大变形分析。  2.7定义固定支撑右击StaticStructural，选择Insert>FixedSupport，在细节窗口弹出如图所示的固定支撑细节设置面板，选择胶粘结构的侧边，单击Apply，其它设置按照图2-14进行设置。  图 固定支撑细节设置面板 2.8 定义位移约束右击Static Structural，选择Insert> Displacement，在细节窗口弹出如图所示的位移约束细节设置面板，选择钢板的上边，单击Apply，其他设置按照图进行设置，按照刚才的同样设置方法，按照图设置钢板的下边。 2.9.求解 选择StaticStructural>Solution，右击Solution，选择Solve。 2.10.查看结果 图 胶粘结构反力与时间的关系 后记：对于胶粘结构，工程上主要关心其能传递的最大临街载荷，反力曲线的峰值即为界面传递的最大拉力，对于其他三种连接方式分析计算，请大家关注公众号，后期会择机推送相关技术文章。 |
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