裂紋及其裂紋擴展的幾種形式

作者：大龍貓 fwz0703@163.com

  

裂紋首先要生成，然后表達的幾種形式在ANSYS Workbench中有如下幾種

  或者在ANSYS 19.2版本及以前的版本有如下形式

1.有網格的裂紋2D pre-mesh crack

        將模型預先設置網格，然后添加pre-mesh crack，結果為可以看到應力強度因子和開口的尖端應力值，其結果可以獲取需要的尖端的應力強度因子，一個2D的案例如下圖所示

2.將實體添加構造面的方式添加裂紋Arbitrary Crack

         該方法需要添加一個構造面，并劃分網格，網格自動加密尖端，其結果可以獲取需要的尖端的應力強度因子，結果如下圖所示

其裂紋的動畫效果如圖所示

3.有網格的Pre-Meshed Crack

        其網格可以劃分為六面體或者四面體，但對于裂紋擴展必須為四面體，其結果可以獲取需要的尖端的應力強度因子，結果如下圖所示

其裂紋的動畫效果如圖所示

4.橢圓裂紋加載Semi-Elliptical Crack ，

         該方法是最簡單直接的一種方法，直接在表面添加合適的參數，即可生成網格，顯示成橢圓的裂紋，顯示需要的應力強度因子，該模型主要應用于管道一類的外表面，其案例如下圖所示

5.子模型方法添加裂紋

        在整體模型中計算受力結果和應力分布，然后在子模型中添加裂紋，其結果同樣能顯示需要的應力強度因子

        以上為裂紋的加載方法，裂紋是零件破壞的主要形式之一，而裂紋擴展主要考察的是窄縫，并且有尖端的情況下在窄縫受到兩側力的作用，在其尖端產生大的應力，當應力達到破壞強度的情況下，裂紋繼續向前擴展，然后尖端應力會下降，之后將停止擴展，結果可以查看裂紋擴展的距離和應力變化過程，目前ANSYS Workbench可以完成的裂紋擴展有以下幾種

1.bond接觸開裂擴展裂紋，沿著bond的線開裂，結果如下圖所示，可以2D可以3D

2.尖端裂紋自由smart擴展裂紋，采用靜力單次擴展，擴展方向未知

3.尖端裂紋表面橢圓方式裂開，表面裂紋開裂

      以上為裂紋擴展的一些方式，具體操作有很多種，而且大部分操作都不容易成功，很多情況都會報錯，需要細細體會其用法。

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