应用 Abaqus有限元软件中的 cohesive单元模拟压头侵入地层随机断裂过程。
建立的压头侵入地层的有限元模型如图2所示。其中球形压头直径为1mm，高为3mm，厚度为0.5mm。将其设置为刚体，并在顶部设置一个与其整体耦合的参考点RP，以其代表整个压头的运动和受力状态。为观察到地层的断裂效果，将地层模拟成半无限大平板，其尺寸为80mm×20mm×0.5mm。采用四面体单元对半无限大平板进行网格划分，网格大小以0.05~1mm的尺寸由地层中部向两边过渡，确保压头与地层接触区域网格足够精细不再对结果产生敏感性影响。压头只具有Y方向自由度，半无限大地层底面和两侧施加全固定约束。
为保证地层的力学特性不变的同时又实现压头侵入过程中裂缝的随机起裂和扩展，对ABAQUS软件进行二次开发，实现全局嵌入0厚度的粘聚单元。
半无限大地层全局嵌入0厚度Cohesive单元模型压头侵入地层有限元模型
模拟结果：
载荷作用下地层的断裂过程 地层中节点空间位移云图作者：LiSQ