裂紋及其裂紋擴(kuò)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(dá)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(wǎng)格的裂紋2D pre-mesh crack

        將模型預(yù)先設(shè)置網(wǎng)格，然后添加pre-mesh crack，結(jié)果為可以看到應(yīng)力強(qiáng)度因子和開口的尖端應(yīng)力值，其結(jié)果可以獲取需要的尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子，一個(gè)2D的案例如下圖所示

2.將實(shí)體添加構(gòu)造面的方式添加裂紋Arbitrary Crack

         該方法需要添加一個(gè)構(gòu)造面，并劃分網(wǎng)格，網(wǎng)格自動(dòng)加密尖端，其結(jié)果可以獲取需要的尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子，結(jié)果如下圖所示

其裂紋的動(dòng)畫效果如圖所示

3.有網(wǎng)格的Pre-Meshed Crack

        其網(wǎng)格可以劃分為六面體或者四面體，但對(duì)于裂紋擴(kuò)展必須為四面體，其結(jié)果可以獲取需要的尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子，結(jié)果如下圖所示

其裂紋的動(dòng)畫效果如圖所示

4.橢圓裂紋加載Semi-Elliptical Crack ，

         該方法是最簡(jiǎn)單直接的一種方法，直接在表面添加合適的參數(shù)，即可生成網(wǎng)格，顯示成橢圓的裂紋，顯示需要的應(yīng)力強(qiáng)度因子，該模型主要應(yīng)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(jì)算受力結(jié)果和應(yīng)力分布，然后在子模型中添加裂紋，其結(jié)果同樣能顯示需要的應(yīng)力強(qiáng)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(kuò)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(cè)力的作用，在其尖端產(chǎn)生大的應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到破壞強(qiáng)度的情況下，裂紋繼續(xù)向前擴(kuò)展，然后尖端應(yīng)力會(huì)下降，之后將停止擴(kuò)展，結(jié)果可以查看裂紋擴(kuò)展的距離和應(yīng)力變化過(guò)程，目前ANSYS Workbench可以完成的裂紋擴(kuò)展有以下幾種

1.bond接觸開裂擴(kuò)展裂紋，沿著bond的線開裂，結(jié)果如下圖所示，可以2D可以3D

2.尖端裂紋自由smart擴(kuò)展裂紋，采用靜力單次擴(kuò)展，擴(kuò)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(kuò)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(huì)報(bào)錯(cuò)，需要細(xì)細(xì)體會(huì)其用法。

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