自動裂紋擴展的裂紋引入與更新問題解決方法

關于軟件配置

1.    如果FRANC3D調用有限元求解器不成功,請查看一下是否正確設置了求解器的路徑

點擊FRANC3D界面上的菜單:Edit->Preferences,在彈出的對話框中分別點擊ANSYS、ABAQUS、NASTRAN選項卡,指定各求解器的可執行文件的路徑即可,以下默認路徑供參考:

l  C:\Program Files\ANSYS Inc\v140\ansys\bin\winx64\ANSYS140.exe

l  C:\SIMULIA\Abaqus\Commands\abaqus.bat

l  C:\MSC.Software\MD_Nastran\20111\bin\mdnastran.exe

注:FRANC3D支持全系列版本的ANSYS、ABAQUS和NASTRAN軟件,包括最新的ANSYS 16.0,ABAQUS 6.15等。

 自動裂紋擴展的裂紋引入與更新問題解決方法的圖1

關于模型導入和輸出

1、有限元模型無法導入FRANC3D

請不要讀入超大規模(如100萬以上的單元)的網格模型,或者網格質量比較差的模型。另外,還要檢查一下有限元網格模型中是否存在獨立的節點,即這些節點是單獨存在的,不屬于任何的實體單元。這些都會造成模型讀入困難。

2、引入裂紋后FRANC3D輸出的有限元模型丟失一些接觸或其他邊界條件

請把所有的屬性定義在網格模型上,有限元軟件輸出的網格模型最好不要直接讀入FRANC3D,應把模型文件(如*.cdb、*.inp、*.dat)再次讀入到有限元軟件中(此時只有網格模型),檢查并重新定義所有的接觸、邊界條件和荷載等屬性,再次輸出模型文件,然后讀入FRANC3D即可。

如果使用ABAQUS,建議不要輸出part、assembly等關鍵字,可以修改ABAQUS的環境文件,打開abaqus如下安裝目錄的abaqus_v6.env,編輯添加cae_no_parts_input_file=ON,保存即可。

C:\SIMULIA\Abaqus\6.14-1\SMA\site\abaqus_v6.env

自動裂紋擴展的裂紋引入與更新問題解決方法的圖2自動裂紋擴展的裂紋引入與更新問題解決方法的圖3

關于裂紋擴展步長(Median extension)和裂尖單元環半徑(Template radius

擴展步長默認為裂紋特征尺寸的20%,單元環半徑默認為裂紋特征尺寸的10%。如,引入半徑為1mm的圓形角裂紋,擴展步長默認為0.2mm,單元環半徑默認為0.1mm。在后續裂紋擴展過程中,一般按照此原則來設定,如要獲得精確的解,最好不要超出默認值。

因此,隨著裂紋尺寸增大,擴展步長和單元環半徑可逐漸變大,如為板類部件,還要注意單元環的半徑不能大于板厚的10%才為合理。

對于試用版FRANC3D,需要注意裂紋引入位置的單元尺寸與裂紋尺寸的匹配問題,即裂紋引入位置的單元尺寸要跟裂紋的尺寸要大體相當,下面的兩個極端情況可能會導致裂紋引入困難,需要注意:

1)      如果原始網格相對于裂紋尖端網格較密,有單元面完全位于裂紋尖端的template內(下圖右),則網格化分不成功

自動裂紋擴展的裂紋引入與更新問題解決方法的圖4自動裂紋擴展的裂紋引入與更新問題解決方法的圖5

2)      如果原始網格相對于裂紋尖端網格較稀疏,裂紋完全位于其中一個單元面內,且裂紋面和裂紋尖端的template與任何單元邊都不相交,則引入裂紋不成功。

自動裂紋擴展的裂紋引入與更新問題解決方法的圖6

自動裂紋擴展的裂紋引入與更新問題解決方法的圖7

關于求解不成功

如何制作裂紋擴展動畫

在劃分網格時需要注意的問題

手動更新裂紋不成功

這四類常見問題的解決方法詳見附件。

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