三維靜態裂紋
關注創建者：用戶16892 創建時間：2019-10-10
三維靜態裂紋的視頻教程
FRANC3D與ABAQUS聯合仿真三維疲勞裂紋擴展（三維裂紋擴展）初步教學
本課程講述了FRANC3D與ABAQUS聯合仿真三維裂紋疲勞擴展的操作流程教學，包括免費申請FRANC3D試用
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擴展有限元（XFEM）二維裂紋能量釋放率、三維裂紋應力強度因子、裂紋疲勞擴展計算
基于ABAQUS，采用擴展有限元方法，計算二維裂紋能量釋放率、三維裂紋應力強度因子，以及裂紋疲勞擴展速率等力學行為
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ABAQUS裂紋專題篇--三維裂紋擴展之兩種預制裂紋的擴展有限元
詳細的講解了xfem理論部分，讓大家在使用xfem的時候熟知其基本原理；詳細的講解了擴展有限元三維裂紋擴展的兩種預制裂紋的方法；對比分析了遠場圍線積分求裂紋尖端應力強度因子與擴展有限元求裂紋尖端應力強度因子的優缺點等。
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三維靜態裂紋的實例教程
三維靜態邊緣裂紋 ￥10
輸入名稱作為“裂紋”，“建模空間”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 三維靜態內埋圓形裂紋 ￥15
輸入名稱作為“裂紋”，“建模空間”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 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。
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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 二維靜態邊緣裂紋 ￥10
2D邊緣裂紋的教程
創建無裂紋的域
1.打開Abaqus / CAE 6.9或更高版本。
2.雙擊零件。輸入名稱為Plate，建模空間為2D Planar，Type為Deformable，Base Feature為Shell，近似尺寸為5。單擊Continue。
3.使用矩形工具在（-2，-2）到（2,2）之間繪制一個正方形。單擊完成。
4.雙擊材料。輸入名稱為鋁（ABAQUS里就別寫中文了）。單擊機械，然后單擊彈性。輸入楊氏模量為70 GPa，泊松比為0.33。單擊機械，然后單擊牽引力分離定律的損傷，然后單擊最大損傷。輸入500 MPa的值。在“子選項”菜單上，單擊“損傷演變”。輸入失效時的位移為1.單擊確定。單擊確定。
5.雙擊建立。名稱為Main。單擊繼續以接受默認設置。選擇鋁作為材料，然后單擊平面應力/應變厚度復選框。輸入1作為厚度。單擊確定。
6.展開零件，然后展開板。雙擊部分分配。選擇域。單擊完成。接受默認設置。單擊確定。
7.展開板。雙擊網格。從頂部菜單中選擇“種子”，然后選擇“按數字邊緣”。選擇域。單擊完成。輸入40作為沿邊緣的元素數。按下Enter鍵。單擊完成。
8.從頂部菜單中選擇“網格”，然后選擇“控件”。選擇“四重結構”。單擊確定。從頂部菜單中選擇“網格”，然后選擇“零件”。單擊是。
9.展開組裝。雙擊實例。選擇板。通過單擊確定接受默認設置。
創建破解域
1.雙擊零件。輸入名稱作為“裂紋”，“建模空間”為2D平面，“類型”為“可變形”，“基本特征”為“導線”，“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。
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。
展開 本教程包括 ARCAN 樣本的逐步靜態裂紋擴展分析。
步驟 1：概述
在復雜的飛機結構中，裂紋擴展很少以耐久性和損傷容限分析 (DADTA) 中假設的理想方式擴展。通常，施加的載荷并不垂直于裂紋成核特征和隨后的裂紋擴展。這種情況稱為混合型裂紋擴展，或更籠統地說，三維 (3D) 裂紋擴展。大多數 DADTA 僅假設 I 型載荷；因此，工程判斷用于估計理想模型中存在的誤差量。需要更好地了解混合型疲勞裂紋擴展，以設計更好的裂紋預測模型。在混合型疲勞裂紋擴展領域發表的研究成果很少，阻礙了更新、更準確的 DADTA 的開發。
第 2 步：設置
在 ANSYS Workbench 主菜單上拖放靜態結構分析：
步驟3：工程數據（材料模型）
本教程選定的材料是“SAE 1020 碳鋼”。
材料模型由各向同性彈性、拉伸屈服強度和拉伸極限強度組成。
步驟 4：幾何（SpaceClaim 模型）
在 SpaceClaim 上創建的厚度為 1.01 毫米的 ARCAN 樣本的尺寸如下所示：
步驟 5：定義裂縫（命名選擇）
在定義裂紋前沿和裂紋表面時，下圖中可見的邊緣和表面被用作命名選擇：
步驟 6：定義裂紋（預網格裂紋和 SMART 裂紋擴展）
利用上一步創建的命名選擇，“預網格裂紋”定義如下：
具有靜態裂紋擴展選項和 600 MPA.mm ^ (0.5) 應力強度因子的“SMART 裂紋擴展”已通過預網格裂紋定義：
步驟 7：網格操作
已實施“面片符合方法”和“裂紋前沿細化”的默認網格操作。
展開 
三維靜態裂紋的相關專題、標簽、搜索
三維靜態裂紋的最新內容
本教程包括 ARCAN 樣本的逐步靜態裂紋擴展分析。
步驟 1：概述
在復雜的飛機結構中，裂紋擴展很少以耐久性和損傷容限分析 (DADTA) 中假設的理想方式擴展。通常，施加的載荷并不垂直于裂紋成核特征和隨后的裂紋擴展。這種情況稱為混合型裂紋擴展，或更籠統地說，三維 (3D) 裂紋擴展。大多數 DADTA 僅假設 I 型載荷；因此，工程判斷用于估計理想模型中存在的誤差量
Abaqus擴展有限元法計算三維裂紋的擴展-01-20.pdf
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
1 abaqus2020-三維-顯示分析-單元刪除法模擬裂紋，僅采用通用接觸時，模型中出現明顯穿透，結果不合理！
2 abaqus2020-三維-顯示分析-單元刪除法模擬裂紋，僅采用接觸對接觸時，模型中出現少許穿透，結果相對合理，但不是最理想狀態！
3 abaqus2020-三維-顯示分析-單元刪除法模擬裂紋，同時采用通用接觸+接觸對接觸時，模型中無明顯穿透，結果合理！
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，靜態裂紋必須三維，靜態裂紋必須三維，重要的事說三遍。
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。
方法教程來自于外網，附件是自己根據教程練習時建的cae模型，供參考。
圖1：計算結果
1.介紹：
緊湊型拉伸試樣的幾何形狀如圖2所示。該材料是碳/環氧復合材料。復材鋪層為（08,908）S
圖2 模型尺寸
該模型分為3個分區，分別代表3組層板：08、9016和08。層間的失效未建模。
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
3D Penny Crack的教程
創建未破解的域
1.打開 Abaqus / CAE 6.9或更高版本。
2.雙擊零件。輸入名稱為Solid，建模空間為3D，類型為可變形，基本特征為Solid，近似大小為5。單擊繼續。
3.使用矩形工具在（-2，-2）到（2,2）之間繪制一個正方形。單擊完成。輸入4作為深度。單擊確定。
4.雙擊材料。輸入名稱為鋁。單擊機械，然后單擊彈性，然后單擊彈性
3D Edge Crack教程
創建無裂域
1.打開Abaqus / CAE 6.9或更高版本。
2.雙擊零件。輸入名稱為Solid，建模空間為3D，類型為可變形，基本特征為Solid，近似大小為5。單擊繼續。
3.使用矩形工具在（-2，-2）到（2,2）之間繪制一個正方形。單擊完成。輸入4作為深度。單擊確定。
4.雙擊材料。輸入名稱為鋁。單擊機械，然后單擊彈性，然后單擊彈性。輸入楊氏模量為
