Assessment of cohesive traction-separation relationship according stiffness variation

Abstract

ABSTRACT: The definition of a traction-separation relationship is a fundamental issue in cohesive zone models because it describes the nonlinear fracture process. Cohesive interactions are generally a function of displacement jump (or separation). If the displacement jump is greater than a characteristic length (n), complete failure occurs. In this study, the softening condition behavior of a cohesive interface between two identical materials was assessed for different stiffness values of solid and cohesive. The cohesive interface was modeled with a traction-separation linear relationship and for the solids continuum elastic constitutive models were used. The softening condition was obtained by analytical and finite element method. The whole system behavior was modeled using ABAQUS 6.14 to obtain stress-displacement relationship. The analytical solution and computational results were compared. The computational results matched the analytical solutions and the simulations allowed to obtain a response in the cases where the analytical solution has singularities “backslash effect".

RESUMEN: La definición de la relación tracción-separación es una cuestión fundamental en los modelos de zona cohesiva porque describe procesos de fractura no lineal. Las interacciones cohesivas son generalmente una función del desplazamiento (o separación). Si el cambio en el desplazamiento es mayor que una longitud característica (n), ocurre una falla completa. En este estudio la condición de ablandamiento de la interfaz cohesiva entre dos materiales idénticos fue evaluada para diferentes valores de rigidez del sólido y del cohesivo. La interfaz cohesiva fue modelada con la relación lineal de tracción-separación y para los sólidos se utilizaron modelos constitutivos continuos elásticos. El comportamiento de todo el sistema fue modelado usando ABAQUS 6.14 para obtener la relación esfuerzo-deformación. La solución analítica y los resultados computacionales fueron comparados. Los resultados computacionales concordaron con la solución analítica y las simulaciones permitieron obtener una respuesta en los casos donde la solución analítica tiene singularidades "backslash effect".