三維裂紋的案例
ABAQUS計算三維孔邊角裂紋應力強度因子的實例模型 ￥15
通過ABAQUS，可以計算三維角裂紋的應力強度因子。本實例中對平板孔邊的三維角裂紋進行了模擬。
seam及crack定義如下圖：
網格如下圖：
計算后的位移云圖如下：
對裂尖進行放大觀察：
本實例的難點在于孔邊三維角裂紋的模型的建立，需要經過一系列的布爾操作（merge/cut）得到。
相應的應力強度因子可以在提交job計算完成后，到dat文件中找到。
詳細的模型可參考附件。
Abaqus擴展有限元法計算三維裂紋的擴展Step by Step ￥3
Abaqus擴展有限元法計算三維裂紋的擴展-01-20.pdf
關于裂紋的建模方法
1、常見的裂紋模型
目前工程中，常見的裂紋類型包括平面裂紋，三維貫穿裂紋，三維表面裂紋和三維埋藏裂紋等形式，其中ANSYS除了三維埋藏裂紋外，其他裂紋模型都可以在軟件中直接建立，三維埋藏裂紋模型，需要借助APDL語言編程，才可以建立。
2、平面裂紋的建模方法
對于斷裂力學建模，ANSYS是基于實體模型建模，即裂紋面必須共面，否則無法進行后期的斷裂力學求解。
對于平面裂紋，目前最有效的方法就是共關鍵點法
（1）邊裂紋模型
K,1,0,0,0
K,2 ,L2,0.0
K,3,L1,0,0
K,4,L1,H,,
K,5,L2,H,,
K,6,L2,A,,
K,7,0,H,,
K,8,L2,0,0,
2）平面內裂紋
3、三維貫穿裂紋的建模方法
對于表面橢圓裂紋，可以在ANSYS Workbench平臺中完成建模
條件：
需要一個輔助面；
建立一個局部坐標系，其中：x指向為裂紋擴展方向，Y為裂紋的法向。
來源：CAE技術聯盟
展開 【EDF開源CAE】使用Code_Aster對改進型氣冷反應堆石墨慢化劑作裂紋分析
三維混合型裂紋示意圖
模擬結果展示
對于三維的復合型裂紋，我們使用約二百萬個網格，裂紋部的網格進一步加密，得到了如下的結果。
三維裂紋損傷因子分布截面圖
三維裂紋損傷因子分布的三維視圖
以上Code_Aster給出的結果與實驗結果基本吻合，證實了Code_Aster計算的合理性，但不同計算方法之間的相互對照還有待研究。
近期培訓通知
SALOME前后處理專題培訓
培訓時間
2021年8月25日-27日
報名截止時間：2021年8月24日
本次培訓名額為30人，名額有限，報名從速。
展開 
基于Abaqus的擴展有限元XFEM案例實現與教程 ￥19.89
擴展有限元XFEM模型，采用Abaqus模擬，包含二維邊裂紋擴展，二維裂紋起裂模擬，三維邊裂紋擴展，三維penny狀裂紋擴展等。均包含教程和源程序(cae和inp文件)。
二維邊裂紋擴展XFEM模擬
三維邊裂紋擴展XFEM模擬
二維裂紋起裂XFEM模擬
三維penny型裂紋擴展XFEM模擬
注1：上述所有資料源于本人辛苦收集，這里僅收取部分資料查找費，大家按需下載。
注2：上述所有資料均不答疑，購買后不退不換。
注3：如有侵權，請聯系本人，將立即下架。
展開 基于XFEM的裂紋擴展仿真過程詳解和仿真經驗交流（一） ￥5
研究結構裂紋擴展和疲勞壽命已經有了一段時間，深深的感覺到國內研究成果相比國外有著許多的不足，尤其是在裂紋問題有限元仿真這一塊，現有的先進的思想和方法都是國外研究者先提出和應用的。其中，擴展有限元方法（XFEM）以其獨特的優勢得到了研究者們的青睞，然而國內的相關資料特別是軟件操作方面比較少，而且各執其詞，這會使得許多初學者產生誤解（筆者就是因此而走了不少的彎路），工欲善其事必先利其器，準確掌握了合適的方法才能更好的進行后續的研究工作。在學習了網上相關研究者的視頻資料、ABAQUS16.4用戶手冊和達索官方的培訓資料之后，筆者對這部分軟件操作過程進行總結并給出了自己的一些理解，很多小的細節往往會導致較大的誤差甚至是仿真的失敗，針對這些問題給出了一些小小的建議，希望對未來研究這方面內容的同學們有所幫助。
第一部分、基于XFEM的靜態裂紋參數計算
相比于同類型的有限元分析軟件（如ANSYS），ABAQUS在裂紋這種強不連續問題上的仿真方面，其前處理建模和求解部分更加優秀，但是后處理部分比較困難，有些參數沒辦法通過軟件直接輸出，需要進行二次開發，后處理部分目前我做的還不是很好將在優化之后另作說明。
###########################################################################
仿真具體流程如下：（圖片太多了上傳麻煩而且不方便排版，我懶得一個個上傳了，需要詳細流程的還是請下載文檔吧）
（1） 建立part：（實體模型和裂紋模型）
首先必須要明確的是ABAQUS只能夠計算和輸出三維裂紋的靜態裂紋參數，靜態裂紋必須三維，靜態裂紋必須三維，靜態裂紋必須三維，重要的事說三遍。
展開 新一代三維斷裂疲勞擴展仿真軟件介紹——alof
公司開發了新一代三維裂紋擴展仿真與分析軟件ALOF，該軟件以目前最先進的裂紋擴展算法XFEM為基礎，利用具有自主知識產權的虛節點法（Virtual Node Method，VNM），變革了過去幾十年在裂紋擴展分析中的“根據裂紋面切割網格”技術，實現了設備模型與裂紋模型的單獨建模，復雜結構中裂紋的高效率、高精度動態擴展仿真，并可以方便地得到裂紋擴展過程中的各種斷裂參量（如K、J和G等）。
ALOF軟件兩大關鍵技術
關鍵技術一 XFEM技術
XFEM是由美國西北大學的計算力學泰斗Belytscho院士于1999-2006年提出并完善的技術。通過XFEM技術實現了裂紋獨立于設備模型網格，使得裂紋擴展過程無需考慮網格形狀與走向，具有劃時代意義。
關鍵技術二 VNM技術
擁有自主知識產權的VNM技術實現了裂紋尖端區域網格的自動局部加密。
裂紋尖端有奇異的應力場，需要劃分足夠細小的網格才能達到足夠的分析精度。采用傳統的全局加密方式，有限元模型規模龐大，VNM技術實現了裂紋尖端區域網格的自動局部加密，大大減小了模型規模，提高了運算效率。
功能列表
ALOF擁有獨立的前處理器、內核求解器和后處理器，提供主流CAD、CAE軟件接口，不但可以進行傳統的彈塑性分析，還可以進行二維、三維裂紋擴展的仿真和分析。公司還可以針對不用行業對于裂紋計算的特殊需求進行專門的軟件開發。
展開 三維靜態邊緣裂紋 ￥10
輸入名稱作為“裂紋”，“建?？臻g”為3D平面，“類型”為“可變形”，“基礎特征”為“殼體”，“類型”為“擠出”，“近似大小”為5。單擊“繼續”。
2.從（-2,0）到（-1,0）畫一條線。單擊完成。輸入4作為深度。單擊確定。
3.展開部件，然后雙擊實例。選擇裂紋。通過單擊確定接受默認設置。
4.雙擊交互。單擊取消。從頂部菜單中單擊特殊，然后單擊裂紋，然后單擊創建。名稱為EdgeCrack，類型為XFEM。單擊繼續。選擇未破解的域作為“破解域”。在出現的菜單上，通過單擊表示裂紋的線來指定裂紋位置。單擊確定。
5.雙擊交互。輸入名稱作為增長。選擇初始步驟和類型作為XFEM裂紋擴展。單擊繼續。XFEM Crack應該具有EdgeCrack。單擊確定。
創建邊界條件和載荷
1.雙擊步驟。輸入名稱作為加載。接受默認設置，然后單擊繼續。接受默認設置，然后單擊確定。
2.雙擊負載。輸入名稱作為TopPressure，類別是機械，類型是壓力。單擊繼續。選擇域的頂面。單擊完成。輸入-1作為Magnitude，其他設置為默認設置。單擊確定。
3.對域的底部重復步驟2，輸入名稱為BottomPressure。
4.雙擊BC。輸入名稱為FixedBREdge，步驟為初始，類別為機械，所選步驟的類型為位移/旋轉。單擊域的右下角。單擊完成。將U1，U2和UR3設置為零。單擊確定。
5.對域的右上角重復步驟4。輸入名稱為RollerTREdge。將U1和UR3設置為零。
6.展開字段輸出請求，雙擊F-Output-1。展開“失效/破裂”選項，并選中“ PHILSM”，“水平設置值phi”旁邊的框。單擊確定。這將允許您查看定義裂縫的水平設置功能。
解決方程組
1.雙擊Jobs。輸入名稱作為EdgeCrack3D。單擊繼續。通過單擊確定接受默認設置。
2.展開作業。
展開 workbench三維裂紋
workbench三維裂紋
三維靜態內埋圓形裂紋 ￥15
輸入名稱作為“裂紋”，“建?？臻g”為“ 3D平面”，“類型”為“可變形”，“基礎特征”為“外殼”，“類型”為“平面”，“近似大小”為5。單擊“繼續”。
2.繪制一個圓，中心為（0,0），半徑為5。單擊“完成”。
3.展開部件，然后雙擊實例。選擇裂紋。通過單擊確定接受默認設置。
4.在視口左側的菜單下，單擊翻譯實例。選擇裂紋。單擊完成。初始向量為（0,0,0），第二向量為（0,0,2）。單擊確定。
5.展開裝配，實例。右鍵單擊“裂紋”，然后單擊“抑制”。
6.雙擊設置。名稱為域。類型是元素。單擊繼續。選擇所有元素。單擊完成。
7.展開程序集，然后展開實例。右鍵單擊“裂紋”，然后單擊“繼續”。右鍵單擊“實心”，然后單擊“抑制”。
8.雙擊交互。單擊取消。從頂部菜單中單擊特殊，然后單擊裂紋，然后單擊創建。名稱為Penny，類型為XFEM。單擊繼續。選擇先前創建的集作為“裂紋域”。在出現的菜單上，通過單擊與裂紋相對應的平面線段來指定裂紋位置。單擊確定。
9.展開Assembly，然后是Instances。右鍵單擊Solid，然后單擊Resume。
創建邊界條件和載荷
1.雙擊步驟。輸入名稱作為加載。接受默認設置，然后單擊繼續。接受默認設置，然后單擊確定。
2.雙擊負載。輸入名稱作為TopPressure，類別是機械，類型是壓力。單擊繼續。選擇域的頂面。單擊完成。輸入-1作為Magnitude，其他設置為默認設置。單擊確定。
3.對域的底部重復步驟2，輸入名稱為BottomPressure。
4.創建三組邊界條件。
展開 三維復合材料CT試樣裂紋擴展模擬 ￥20
關于X-FEM：
X-FEM可以與兩種方法結合使用：
-內聚區模型（基于X-FEM的內聚行為）
-虛擬裂紋閉合技術（基于X-FEM的LEFM方法）
在本教程中，將使用以上兩種方法?；赬-FEM的內聚行為適合于對延性材料的破壞進行模擬（90°層中的基體破壞），而基于LEFM方法的X-FEM適合于對脆性材料的破壞進行模擬（0°層中的纖維破壞）。
2.初始裂紋位置
3.基于材料cohesive行為的XFEM定義（90°層中的基體破壞、延性）
定義屬性：
材料屬性賦予部件（是中間的3個cell）
定義方向：
定義XFEM（中間三個cell）
3.基于線彈性斷裂力學的XFEM定義（0°層中的纖維破壞、脆性）
定義XFEM（前面三個cell）定義XFEM（后面三個cell）
4.控制輸出
5. 修改常規解決方案控件以改善收斂行為
展開 
COMSOL三維隨機裂紋 裂縫模型 隨機裂隙 隨機纖維建模
在COMSOL中可采用CAD模型導入的方式實現隨機裂紋或是纖維材料的建模。首先需要在CAD內生成所需的三維纖維模型，這里用到了CAD_隨機纖維3D插件。模型建立如下圖所示。注意這里的纖維采用的是線，而非實體。
將長方體基體導出為.sat文件，同時將刪除基體后的線狀纖維另存為.dwg文件。
打開COMSOL軟件，在幾何菜單下選擇導入三維CAD文件，選擇剛剛保存的.dwg文件，并將要導入的對象更改為曲線和點，可選擇合并曲線對象。構建對象，這樣三維的線就導入到COMSOL軟件內了。
下一步我們將長方體的基體材料也導入到COMSOL內，其實這一步也可以在COMSOL中直接建模完成。還是選擇導入，選擇剛剛保存的.sat文件，在這里要導入的對象需要選擇實體。
到這一步纖維跟基體就全部導入到COMSOL內了。
如果想再COMSOL內模擬線性的裂縫，需要將基體進行分割操作，選擇布爾操作和分割-差集。要添加的對象選擇基體，要減去的對象選擇纖維。
構建對象后，基體材料就被纖維分割完成，形成了基體內的線狀裂縫。
后面進行網格剖分分析等，可根據自己的要求進行。
最后看一下GIF效果圖：
在建模過程中所采用的AutoCAD插件可以在這里下載得到：
CAD_隨機纖維3D插件
如需2D版本可通過下面鏈接下載：
CAD隨機纖維2D插件
展開 三維裂紋（疲勞或非疲勞）軟件Franc3d問題提問及解答專區
因為我自己或者大家都會有一些關于Franc3d的問題，歡迎大家在下面提問或解答。從而提高效率或促進交流。
ABAQUS低周循環疲勞LCF模擬三維疲勞裂紋擴展一些經驗 ￥2.6
ABAQUS中的LCF(LOW CYCLE FATIGUE功能結合XFEM和PARIS法則可以模擬裂紋的疲勞擴展，計算裂紋每前進一步所需要的循環次數。下面給出了具體的C3、C4與Paris參數的計算過程，和自己看論文等的一些總結與經驗，關于step的一些調整等，后面做了一個三維平板的案列，案例參考文獻中的參數，結果與文獻中較為符合，參考文獻和CAE也給出。
ALOF三維裂紋擴展仿真實例——門式起重機主梁的角焊縫分析
ALOF含缺陷設備的軟件安全評定計算軟件——門式起重機主梁的角焊縫分析
1、背景介紹及模型簡化ALOF實現
門式起重機主梁的角焊縫是最容易出現裂紋擴展的區域之一，我們以此部位為例介紹ALOF確定漏檢設備檢修周期的過程。
圖1.門式起重機示意圖
圖2.門式起重機主梁參數化建模對話框與參數化模型
通過對該設備進行現場儀器探測和主梁模型的有限元分析，發現在某角焊縫處存在最大拉應力σm=150MPa，該部位受力如下圖3所示：
圖3角焊縫模型
該角焊縫處存在一漏檢表面裂紋，以探測設備的漏檢長度作為裂紋初始長度，裂紋長度a =2mm，如下圖4所示。對該角焊接局部區域建立有限元模型，并定義初始裂紋，進行檢修周期的計算，有限元模型如圖5所示。
(a) 導入二維CAD模型 (b) 生成平面網格模型 (c)拉伸得到實體網格模型
圖4.角焊接區建模過程
2、計算結果展示
圖 5.角焊接處裂紋擴展結果展示
圖6.動態裂紋擴展過程gif
3、確定檢修周期。
(a) 安全系數與疲勞次數關系曲線 (b)裂紋擴展量和疲勞次數關系曲線
圖7.疲勞次數分析結果
由圖可知，該裂紋在應力循環1.4百萬次以后，安全系數急劇變小，疲勞次數也趨于一極限值，此時結構將發生破壞，而裂紋擴展前十步的疲勞次數達到總壽命的95%以上，故取該疲勞次數來確定檢修周期，根據國內外實踐經驗通常取疲勞擴展次數的十分之一作為檢修周期，所以該設備的檢修周期為：
檢修周期=1.46百萬次÷每日使用次數200÷一年365天÷保守系數10=2年
展開 