梁单元离散粘结区模型：应用于粘结层纤维板和夹层板
计算物理
2024-10-04 v1
摘要
提出了一种用于 modeling 粘结薄层纤维板和夹层板界面行为的新型离散粘结区模型（DCZM）。该模型将界面视为弹簧单元，将基片视为梁单元。采用上述假设后，可将计算框架从二维降维到一维，从而放宽维持有限元网格单元长宽比的要求。在薄层纤维板上，粘结剂的本构关系采用双线性牵引-位移关系表示；而对于夹层板，采用指数型关系来 modeling 粘结行为。为了验证薄层纤维板的该模型，已对三项已建立的断裂测试：DCB、ENF和MMB进行仿真。此外，针对夹层板，已对文献中记录的两个实验进行了模拟，以评估该 modeling 的有效性。一个实验发生在模式I界面失效，另一个实验发生在模式II界面失效（核心与皮层之间）。结果表明，该模型对单元尺寸或载荷步长大小均不敏感。结果与已报告的（基准）数值、解析和实验结果进行了比较。该薄层纤维板的方法显著降低了计算开销（相较于现有方法，未知自由度数量降低），且对预测精度没有妥协。具体而言，相较于现有连续型粘结区模型（CCZM）方法中使用的相应网格，未知自由度数量降低了25%以上。牛顿-拉弗森求解器可实现快速收敛，无需线搜索功能。该算法易于在任何计算平台上实现。
引用
@article{arxiv.2410.02432,
title = {A discrete cohesive zone model for beam element: Application to adhesively bonded laminates and sandwich panels},
author = {Himanshu and Ananth Ramaswamy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.02432},
year = {2024}
}