裂紋 應力強度因子的案例
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。
應用三維有限單元法計算應力強度因子
應用三維有限單元法計算應力強度因子
來源：中國機械工程 作者：林曉斌
摘要 描述了兩種基于有限單元計算面形裂紋應力強度因子的方法，建議了一種創造三維有限單元網格的途徑。計算方法的精度通過和其它解析解或數值解的比較得到了說明。
關鍵詞 應力強度因子 有限元 損傷容限設計 斷裂評定
無論在損傷容限設計還是在缺陷評定階段，工程師們需要知道正在分析的構件中裂紋的應力強度因子，因為判斷含裂紋構件的斷裂，或者計算剩余疲勞壽命大多依賴于這一參量。因此，在斷裂力學發展中，如何求取應力強度因子一直是一個重要的課題。當前已有許多方法可用來計算應力強度因子，較為典型的有解析法、邊界配位法、有限單元法、邊界元素法、體力法、權函數法和線彈簧模型。利用這些方法，大量的應力強度因子解已經獲得，已出版的應力強度手冊［1］中收編了許多典型的解。盡管如此，工程師們仍然會感到自己所需要的應力強度因子解很難找到，這是因為要解決的工程問題往往是一些受復雜載荷的構件，包含的裂紋也往往是一些不規則裂紋。
本文簡單介紹了兩種基于三維有限單元法計算面形裂紋應力強度因子的方法。有限單元法已經成為工程設計分析領域中一個強有力的計算工具，它能模擬非常復雜的構件?；谟邢拊?em>應力強度因子計算方法，自然也將具有卓越的工程能力。除了計算方法的介紹以外，還將簡單描述一種簡化網格的生成方法。最后提供了一些所得到的典型應力強度因子解，并和大家熟知的解進行了比較，以說明本文所描述的方法的可靠性。
展開 分享一個通過ABAQUS計算二維穿透裂紋應力強度因子的實例 ￥10
通過ABAQUS計算二維穿透裂紋應力強度因子。理論值為396，有限元計算值為407，誤差小于3%。
斷裂力學—有限寬板含雙邊裂紋的應力強度因子計算 ￥19.89
第一章 引言
工程分析中材料中的裂紋會對結構可靠性帶來很大地影響.歷史上有很多航空航天事故、建筑事故都是由于裂紋引起的斷裂導致結構失效，為了檢驗結構是否能夠一般用于判斷裂紋是否延伸地重要判據就是應力強度因子K ( Stress Intensity Factor,SIF).在具體地工程分析中,評估含裂紋結構穩定性,只需要計算含裂紋結構在要求地工況下地裂紋尖端應力強度因子K值若K>Kc,則裂紋會發生擴展,導致結構失效.傳統的強度觀點通常把材料視為理想材料即材料是連續、均勻、各向同性的,但實際工況中材料很難達到理想狀態。為了確保含裂紋構件長期穩定地安全運行必須對不可避免存在的裂紋對構件的影響進行預判從而將發生損失的風險降至最低。在斷裂力學問題的分析中應力強度因子人是預判含裂紋構件發生斷裂和裂紋發生擴展速率的首要判據司。獲得應力強度因子的方法大致上可分為解析法、數值法和實驗法。有限元數值法以計算機為平臺利用計算機的計算能力和強大的建模能力可以解決工程中復雜的幾何條件和邊界條件下的實際問題而且有限元法不僅局限于線彈性問題在研究彈塑性斷裂力學、疲勞和蠕變裂紋擴展速率等問題方面也同樣適用已經成為獲得應力強度因子的主要途徑。
本文以有限寬板含雙邊穿透裂紋為研究對象，研究在不同載荷
下、不同板寬下、不同板長下的應力強度因子的計算，并且比較數值解和解析解，畫出比較圖，分析應力強度因子各量的變化趨勢，并分析誤差產生的原因。
第二章 問題描述
斷裂試樣參數： 彈性模量 E ? 210GPa ，泊松比?? 0.3 。
展開 
『建議』斷裂與損傷力學
第1章 二維線彈性斷裂力學分析的解析方法
1.1 彈性理論平面問題力法支配方程
1.1.1 平衡方程、相容方程與本構關系
1.1.2 應力函數與力法支配方程
1.2 彈性理論平面問題的復變函數通解
1.2.1 應力函數的復變函數表達式
1.2.2 應力分量的復變函數表達式
1.2.3 位移分量的復變函數表達式
1.3含內部裂紋有限大板的通解
1.3.1 滿足裂紋表面靜力邊界條件的解答
1.3.2 滿足圍繞裂紋位移單值條件的解答
1.3.3 裂紋尖端近場解與應力強度因子
1.4 含內部裂紋無限大板的特解
1.4.1 滿足無限遠處靜力邊界條件的解答
1.4.2 應力分量的全場解
1.4.3 位移分量的全場解
1.4.4 應力強度因子的表達式
1.5 含內部裂紋的反平面問題
1.5.1 反平面問題位移法支配方程與通解
1.5.2 滿足裂紋表面靜力邊界條件的解答
1.5.3 滿足圍繞裂紋位移單值條件的解答
1.5.4 裂紋尖端近場解與應力強度因子
1.5.5 無限大棱柱體特解
參考文獻
第2章 二維應力強度因子的能量差率解法
2.1 能量差率及其與應力強度因子的關系
2.1.1 應變能差率與總勢能差率
2.1.2 能量差率與應力強度因子的關系
2.2 均勻受載含內部裂紋無限大板能量差率解法
2.2.1 能量差率解法支配方程
2.2.2 應力強度因子的求解
2.3 任意受載含內部裂紋能量差率解法
2.3.1 對稱情況下應力強度因子的解法
2.3.2 非對稱情況下應力強度因子的解法
2.4 雙懸臂梁應力強度因子能量差率解法
2.4.1 不計根部效應的情況
2.4.2 計及根部效應的情況
2.5 平面問題應力強度因子的剛度導數解法
2.5.1 張開型裂紋情況
2.5.2 復合型裂紋情況
參考文獻
第3章 二維應力強度因子邊界配位解法
3.1 平面問題極坐標系分離變量解法
3.1.1 平面問題極坐標系基本方程
展開 ABAQUS xfem裂紋擴展計算應力強度因子
Delete or suppressthe interaction, or change the crack to allow growth.輸入文件未生成，作業未提交分析
想請教一下，這個應該怎么改，未勾選允許裂紋生長，想要輸出應力強度因子，但是一值提交不上
Python二次開發-雙孔雙裂紋板計算應力強度因子
通過編寫py腳本文件，實現自動建立雙孔雙裂紋模型，劃分網格，定義seam和crack，控制輸出。
py腳本準備就緒后，在abaqus的PDE中點擊運行，效果如視頻所示?？梢詫崿F自動建模，劃分網格，控制輸出。
在腳本中，兩條裂紋的長度，載荷的大小均為變量，可以通過控制變量的輸入，實現參數化分析。
基于workbench的復雜條件下底部鉆具組合疲勞壽命分析
圖 4 井下鉆具組合的損傷圖
圖5 井下鉆具組合的壽命圖
3.2 無裂紋的BHA 的疲勞分析結果
圖 6 不同裂紋隨加載歷史壽命的變化規律
有初始裂紋的鉆柱與無初始裂紋的鉆柱，其破壞機理不同，疲勞壽命也不同；對有裂紋的鉆柱，由于鉆柱的初始裂紋形狀不同，每種裂紋的應力強度因子不同，因此疲勞壽命也不同，尤其以表面線性裂紋的影響最大，所以應特別注意避免機械損傷鉆柱的外表面。下面主要針對具有表面線性裂紋、深埋圓形裂紋、表面半橢圓裂紋和深埋橢圓裂紋的BHA進行了疲勞壽命的預測。
由上圖可以看出，表面線性裂紋的下部鉆具組合（BHA）的疲勞壽命計算結果為3.09e+007 次；深埋圓形裂紋的BHA 的疲勞壽命計算結果為2.18e+008 次；深埋橢圓形裂紋的 BHA 的疲勞壽命計算結果為1.01e+008 次。表面半橢圓裂紋的BHA 的疲勞壽命為5e+007 次。計算結果符合現場的使用情況。
3.3 裂紋長度對BHA 壽命的影響
各種裂紋在某一次循環載荷的作用下都將發生擴展，隨著裂紋的擴展，擴展后的裂紋尖端的應力強度因子也將產生變化。這一變化按產生的原因可以分為兩大類：第一類是自身幾何尺寸的變化導致的應力強度因子的增大；另一類是由于自身以及其他裂紋幾何尺寸的變化而導致的應力強度因子綜合構形系數的變化。本文主要研究了第一類影響—裂紋長度的變化，對于鉆柱疲勞壽命的影響。
圖 7 所示為基于ANSYS-Workbench 的具有表面線性裂紋、深埋圓形裂紋、表面半橢圓裂紋和深埋橢圓裂紋的BHA 的疲勞壽命隨著不同形狀裂紋長度的不同的變化曲線。由圖可知，不管裂紋形狀如何，下部鉆具組合的疲勞壽命隨著裂紋長度的增加都呈現降低的趨勢。
展開 斷裂／裂縫／裂紋／應力強度因子和Ｊ積分計算實例（原創，如轉載，請注明出處）
材料：復合材料
分析類型：斷裂力學
技術難點：斷裂 應力強度因子 Ｊ積分
完成人：技術鄰ANSYS專家
網址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
模擬過程：
斷裂力學計算應力強度因子和Ｊ積分
圖１ 裂縫模型
圖２?。耍?em>應力強度因子
圖３?。耍?em>應力強度因子
圖４ Ｋ３應力強度因子
圖５ Ｊ積分
圖６ 裂縫前沿集中應力
材料含裂紋的強度計算
對于一般的強度問題，我們總是用應力來度量其強度的。但是對于有裂紋的，高強度的構件，使用應力來度量其強度就是錯誤的，此時需要使用新的準則來考察其強度問題。
《斷裂力學》提供了對于這種問題的強度計算方法，并給出了諸如能量釋放率，應力強度因子，J積分等概念來度量含有裂紋構件的強度，以考察一個帶有裂紋的構件，在某種外力作用下，它的裂紋是否會進一步擴展；或者如果想要它的裂紋不進一步擴展的話，其裂紋的長度應該是多少，等等。
本篇給出一個最經典的例子，就是一塊平板上有一個裂紋，在平板上施加拉力，考慮在該力作用下平板強度的問題。
【問題描述】
一長平板在中間有一水平裂紋，現在板的上下邊沿施加均布拉力如下圖，要求該裂紋的應力強度因子。
其中材料參數，圖中個尺寸的大小以及分布力系的大小如下表。
【問題分析】
1. 該例子來源于ANSYS 15.0 APDL幫助中的一個例子VM256CINT Command>，幫助中對該例子依次使用PLANE183，SOLID185，SOLID186進行建模，并考察應力強度因子。本文只使用了其中的PLANE183建模部分，并對其中命令的順序進行了部分整理，并刪除了部分筆者以為不必要的程序。
2. 對于2-D裂紋，使用ANSYS所推薦的PLANE183單元。
3. 因為是一個對稱問題，只取四分之一建模，并把裂紋尖端點作為坐標原點。
4. 幾何建模時對于裂紋用直線表示，而由于裂紋尖端存在著很高的應力梯度，需要對此處仔細劃分網格。這里用KSCON指明裂紋尖端，并說明如何在其周圍劃分網格。
5. 設置對稱邊界條件，并用CINT定義計算裂紋的相關參數。
6. 后處理中提取出應力強度因子。
7. 本文使用命令流的方式進行求解。
【求解過程】
1.
展開 ABAQUS二維裂紋擴展模擬詳解
圖17 裂紋尖端應力場
提取裂紋尖端的應力強度因子如圖18所示。
圖18 中心裂紋應力強度因子
從圖18中可以看出，由于圍線積分1是在裂紋尖端處評估的，因此存在較大的誤差，在剔除掉圍線積分1之后，剩余圍線積分計算得到的平均值為244.713MPa?mm1/2，與中心裂紋板的解析值243.6MPa?mm1/2相比誤差僅為0.46%，因此可以認為通過ABAQUS的圍線積分計算得到的應力強度因子是非常精確的。
為了驗證裂紋尖端的單元為壓縮的四邊形單元，下面將前面分析的模型文件輸出為inp文件，并導入到ABAQUS中，此時模型中的部件將僅由孤立網格（orphan mesh）構成，通過Mesh模塊的Query工具查詢裂紋尖端的網格，可以得到裂紋尖端的單元類型為8節點帶縮減積分的平面應力單元CPS8R，因此可以確定裂紋尖端為壓縮的四邊形單元，而非三角形單元，其節點構成如圖19所示。
圖19 裂紋尖端單元的節點構成
從圖19可以看出，裂紋尖端為具有8節點的退化的四邊形單元，而非三角形單元，并且中間節點被移動到了1/4位置處，位于裂紋尖端的三個節點被約束在了一起，這樣的節點布置方式能夠保證整個單元都具有r-1/2的奇異性。
文章來源：FEM and FEA
展開 
基于ABAQUS二次開發的巴西圓盤斷裂機理
圖12不同圍壓下的無量綱應力強度因子
圖13不同圍壓下的無量綱T應力
由圖12～13可以看出，隨著圍壓的增大，Ⅰ 型應力強度因子逐漸減小，代表裂紋面壓縮程度 提高，而Ⅱ型應力強度因子也逐漸減小，但圍壓對兩者影響很小，而T應力會隨著圍壓的增大而 增大．
結論
+
本文利用ABAQUS軟件針對平臺巴西圓盤模型進行了參數化二次開發，對試件裂紋擴展進 行了數值驗證，研究了圍壓對試件的影響，并提取了不同情況下裂紋尖端奇異參數即應力強度因子和T應力．結果表明，試件的斷裂韌度隨圍壓增大而增大，在裂紋傾角為0°和90°時，試件為純Ⅰ型開裂，且Ⅰ型應力強度因子隨裂紋傾角增大而 減?。?em>裂紋傾角為30°時，試件為純Ⅱ型開裂， 且Ⅱ型應力強度因子隨裂紋傾角增大呈現先增大后減小的趨勢．在試件首先達到純Ⅰ型開裂和純Ⅱ型開裂情況時，T應力均為負值，且T應力隨裂 紋傾角增大而增大．隨著圍壓增大，Ⅰ型和Ⅱ型應力強度因子逐漸減小但所受影響程度很小，而T應力增大．
文章來源：ABAQUS大世界
展開 計算平板裂紋強度因子
結果分析與結論：
改變平板長寬比，理論計算與有限元分析匯總如下，α代表應力強度因子，a、b分別為平板長寬，可得出規律：平板長寬比越不平衡，其強度因子越小。
基于單元應力的應力強度因子外推法
表1 基于應力的外推法數據表
圖5 基于應力的外推法計算應力強度因子
以上就是基于應力外推裂尖應力強度因子的入門介紹，后期會更新更多斷裂相關內容，一起加油吧~
曲軸的疲勞斷裂分析
在此基礎上對16V240機車柴油機曲軸的最危險曲拐進行最大和最小工況下的三維有限元分析,確定裂紋易產生的危險截面,求解危險截面處不同深度和形態的表面橢圓裂紋的應力強度因子,并擬合關于橢圓裂紋特征參數及總體坐標下的等效應力強度因子的近似表達式。為預測含裂紋曲軸的承載能力、剩余壽命、制定判廢標準等提供相關的疲勞斷裂參數。
曲軸的疲勞斷裂分析.pdf
