本發(fā)明是關(guān)于有限元建模領(lǐng)域，特別涉及一種基于任意兩單元間插入內(nèi)聚力建立冰雹模型的方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，內(nèi)聚力模型是彈塑性斷裂力學(xué)中一個被廣泛應(yīng)用和研究的計算模型。內(nèi)聚力模型避免了線彈性斷裂力學(xué)中的裂紋尖端應(yīng)力奇異性，計算了開裂過程中應(yīng)力以及斷裂能，使其在裂紋擴展，復(fù)合材料分層和脫粘，器件膠接等領(lǐng)域得到廣泛重視和運用。

目前，基于內(nèi)聚力模型的內(nèi)聚力界面單元已經(jīng)內(nèi)嵌在ABAQUS商業(yè)有限元軟件，基于ABAQUS有限元軟件CAE建模功能可以在模型的內(nèi)部面與面之間插入內(nèi)聚力界面單元，這種插入內(nèi)聚力界面單元的方式可以滿足復(fù)合材料層合板分層和脫粘，器件膠接等有限元分析，但面-面間插入內(nèi)聚力界面單元的方式因其局限性并不能滿足所有的有限元分析，冰雹沖擊復(fù)合材料層合板需要在冰雹模型的任意兩單元間插入內(nèi)聚力單元，現(xiàn)有的ABAQUS商業(yè)軟件模塊尚無法做到。因此，提供一種基于任意兩單元間插入內(nèi)聚力建立冰雹模型的方法尤為重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于任意兩單元間插入內(nèi)聚力建立冰雹模型的方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是：

提供一種基于任意兩單元間插入內(nèi)聚力建立冰雹模型的方法，包括下述過程：

一、建立含所需冰雹部件的有限元模型；

在ABAQUS-PART模塊建立所需部件并命名，假定命名為“A”，在ABAQUS-PROPERTY模塊分別為材料單元和內(nèi)聚力界面單元建立兩種材料屬性，在ABABQUS-MESH模塊為部件劃分網(wǎng)格，此時“A”帶有網(wǎng)格屬性；

二、基于ABAQUS的PYTHON腳本語言實現(xiàn)任意兩單元間插入內(nèi)聚力的建模，形成帶有內(nèi)聚力單元的冰雹模型；

(1)讀取ABAQUS冰雹部件的網(wǎng)格模型建立孤立網(wǎng)格模型，并單獨命名為“A-1”，將“A-1”所有的節(jié)點信息和單元信息全部刪除；

(2)復(fù)制“A”所有的節(jié)點并將節(jié)點組建成單元賦予給“A-1”，此部分的單元即為“A-1”的材料單元；

(3)將“A-1”公用面上的節(jié)點進行復(fù)制，形成節(jié)點對，組建零厚度內(nèi)聚力單元；

(4)將材料單元和內(nèi)聚力單元分別建立集合并賦予材料屬性，建成帶有內(nèi)聚力單元的冰雹網(wǎng)格模型“A-1”；

三、使用帶有內(nèi)聚力單元的冰雹網(wǎng)格模型，結(jié)合復(fù)合材料層合板模型，實現(xiàn)冰雹沖擊復(fù)合材料層合板的有限元仿真計算。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明利用ABAQUS-PYTHON腳本語言提供一種基于任意兩單元間插入內(nèi)聚力建立冰雹模型的方法，通過該方法能實現(xiàn)ABAQUS現(xiàn)有模塊無法實現(xiàn)的任意兩單元間插入內(nèi)聚力的功能，建立帶有內(nèi)聚力單元的冰雹模型，且基于腳本語言的高效建模與ABAQUS完全兼容。

附圖說明

圖1為本發(fā)明對所提出的基于任意兩單元間插入內(nèi)聚力建立冰雹模型的PYTHON語言實現(xiàn)流程圖。

圖2為本發(fā)明實施例中冰雹模型中內(nèi)聚力單元集合的示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例中生成的帶有內(nèi)聚力單元的冰雹網(wǎng)格模型。

具體實施方式

首先需要說明的是，本發(fā)明是計算機技術(shù)在有限元建模領(lǐng)域的一種應(yīng)用。在本發(fā)明的實現(xiàn)過程中，會涉及到多個軟件功能模塊的應(yīng)用。申請人認為，如在仔細閱讀申請文件、準確理解本發(fā)明的實現(xiàn)原理和發(fā)明目的以后，在結(jié)合現(xiàn)有公知技術(shù)的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以運用其掌握的軟件編程技能實現(xiàn)本發(fā)明。凡本發(fā)明申請文件提及的均屬此范疇，申請人不再一一列舉。

一種基于任意兩單元間插入內(nèi)聚力建立冰雹模型的方法，包括下述過程：

一、建立含所需冰雹部件的有限元模型；

在ABAQUS-PART模塊建立所需部件并命名，假定命名為“A”，在ABAQUS-PROPERTY模塊分別為材料單元和內(nèi)聚力界面單元建立兩種材料屬性，在ABABQUS-MESH模塊為部件劃分網(wǎng)格，此時“A”帶有網(wǎng)格屬性；

二、基于ABAQUS的PYTHON腳本語言實現(xiàn)任意兩單元間插入內(nèi)聚力的建模，形成帶有內(nèi)聚力單元的冰雹模型；

(1)讀取ABAQUS冰雹部件的網(wǎng)格模型建立孤立網(wǎng)格模型，并單獨命名為“A-1”，將“A-1”所有的節(jié)點信息和單元信息全部刪除；

(2)復(fù)制“A”所有的節(jié)點并將節(jié)點組建成單元賦予給“A-1”，此部分的單元即為“A-1”的材料單元；

(3)將“A-1”公用面上的節(jié)點進行復(fù)制，形成節(jié)點對，組建零厚度內(nèi)聚力單元；

(4)將材料單元和內(nèi)聚力單元分別建立集合并賦予材料屬性，建成帶有內(nèi)聚力單元的冰雹網(wǎng)格模型“A-1”。

三、使用帶有內(nèi)聚力單元的冰雹網(wǎng)格模型，結(jié)合復(fù)合材料層合板模型，實現(xiàn)冰雹沖擊復(fù)合材料層合板的有限元仿真計算。

以下用基于上述過程應(yīng)用的具體實施例子來說明本發(fā)明的實現(xiàn)效果：

首先在ABAQUS-PART模塊建立球形冰雹部件，并在MESH模塊劃分網(wǎng)格，在PROPERTY模塊設(shè)置材料單元和內(nèi)聚力單元的材料屬性。根據(jù)流程圖如圖1使用ABAQUS-PYTHON腳本語言，復(fù)制部件網(wǎng)格模型為孤立網(wǎng)格模型，刪除孤立網(wǎng)格模型上的節(jié)點和單元信息，再復(fù)制部件網(wǎng)格模型的節(jié)點建立孤立網(wǎng)格模型材料單元，再將孤立網(wǎng)格模型共同面的節(jié)點復(fù)制形成節(jié)點對，組建零厚度內(nèi)聚力單元；最后將材料單元和內(nèi)聚力單元分別建立集合賦予材料屬性。形成的任意兩單元間的內(nèi)聚力單元集合如圖2，形成的帶有內(nèi)聚力單元的冰雹網(wǎng)格模型如圖3。

本發(fā)明利用ABAQUS-PYTHON腳本語言一種基于任意兩單元間插入內(nèi)聚力建立冰雹模型的方法，通過該方法實現(xiàn)ABAQUS現(xiàn)有模塊無法實現(xiàn)的任意兩單元間插入內(nèi)聚力的功能，建立帶有內(nèi)聚力的冰雹模型，且基于腳本語言的高效建模與ABAQUS完全兼容。

最后，需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，還可以有很多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容中直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認為是本發(fā)明的保護范圍。