MARC基于網(wǎng)格重劃分技術(shù)的裂紋擴(kuò)展分析

裂紋萌生和擴(kuò)展研究對于核工業(yè)、石油和天然氣工業(yè)、航空航天和其它工業(yè)都非常關(guān)鍵，安全問題十分重要。本案例介紹了VCCT方法使用網(wǎng)格重劃分技術(shù)進(jìn)行裂紋擴(kuò)展，針對橡膠塊的裂紋進(jìn)行分析，觀察裂紋在加載過程中的增長。 

01

設(shè) 置 方 法

圖1 橡膠塊模型

使用的模型（如圖1所示）是一個(gè)橡膠件，每側(cè)都有初始裂紋。采用單位厚度的平面應(yīng)變。橡膠塊的底面粘在固定的剛體上，其上側(cè)也粘在另一個(gè)剛體上，這個(gè)剛體可移動(dòng)，以便加載結(jié)構(gòu)。初始網(wǎng)格也如圖1所示。初始模型中只使用了九個(gè)元素，該網(wǎng)格只需要描述幾何結(jié)構(gòu)。

圖2 橡膠件材料參數(shù)

使用典型的Mooney材料模型。所用的材料特性參數(shù)為c10=0.8 MPa和c01=0.1 MPa

圖3 裂紋擴(kuò)展設(shè)置

加載-卸載序列的時(shí)間段為1秒，該序列重復(fù)20次。VCCT選項(xiàng)中輸入的時(shí)間段為1。然后程序?qū)⒂涗涊d荷序列內(nèi)的最大能量釋放率以及相應(yīng)的估計(jì)裂紋擴(kuò)展方向。在每個(gè)加載序列結(jié)束時(shí)，進(jìn)行重新網(wǎng)格化，裂紋沿裂紋擴(kuò)展方向擴(kuò)展。VCCT選項(xiàng)中規(guī)定的0.05的量。這兩種裂縫的設(shè)置相同。

圖4 網(wǎng)格重劃分功能

每個(gè)加載序列結(jié)束時(shí)的重新網(wǎng)格為自動(dòng)觸發(fā)。重新網(wǎng)格設(shè)置的唯一輸入是要使用的元素?cái)?shù)量應(yīng)進(jìn)行網(wǎng)格重劃分。

02

仿 真 結(jié) 果

圖5~10顯示了疲勞情況下裂紋擴(kuò)展的結(jié)果。演出了裂紋在生長中采取的路徑。從水平方向出發(fā)，轉(zhuǎn)向邊界，然后轉(zhuǎn)向再次返回。注意到裂縫尖端周圍的精細(xì)網(wǎng)格。此網(wǎng)格密度比用于網(wǎng)格重新更新。當(dāng)增長增量小于默認(rèn)網(wǎng)格密度時(shí)，它將覆蓋最小邊長度以允許在不斷增長的裂紋尖端周圍形成精細(xì)的網(wǎng)格。它還可以在每個(gè)裂紋尖端周圍設(shè)置更精細(xì)的網(wǎng)格。因此裂紋擴(kuò)展增量越小，網(wǎng)格越細(xì)。