三維靜態(tài)裂紋的案例
三維靜態(tài)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(chǔ)特征”為“殼體”，“類型”為“擠出”，“近似大小”為5。單擊“繼續(xù)”。
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(shè)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(chuàng)建。名稱為EdgeCrack，類型為XFEM。單擊繼續(xù)。選擇未破解的域作為“破解域”。在出現(xiàn)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(xù)。XFEM Crack應(yīng)該具有EdgeCrack。單擊確定。
創(chuàng)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(shè)置，然后單擊繼續(xù)。接受默認設(shè)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(xù)。選擇域的頂面。單擊完成。輸入-1作為Magnitude，其他設(shè)置為默認設(shè)置。單擊確定。
3.對域的底部重復(fù)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(zhuǎn)。單擊域的右下角。單擊完成。將U1，U2和UR3設(shè)置為零。單擊確定。
5.對域的右上角重復(fù)步驟4。輸入名稱為RollerTREdge。將U1和UR3設(shè)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(shè)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(shè)置功能。
解決方程組
1.雙擊Jobs。輸入名稱作為EdgeCrack3D。單擊繼續(xù)。通過單擊確定接受默認設(shè)置。
2.展開作業(yè)。
展開 三維靜態(tài)內(nèi)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(chǔ)特征”為“外殼”，“類型”為“平面”，“近似大小”為5。單擊“繼續(xù)”。
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(shè)置。
4.在視口左側(cè)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(shè)置。名稱為域。類型是元素。單擊繼續(xù)。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(xù)”。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(chuàng)建。名稱為Penny，類型為XFEM。單擊繼續(xù)。選擇先前創(chuàng)建的集作為“裂紋域”。在出現(xiàn)的菜單上，通過單擊與裂紋相對應(yīng)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(chuàng)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(shè)置，然后單擊繼續(xù)。接受默認設(shè)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(xù)。選擇域的頂面。單擊完成。輸入-1作為Magnitude，其他設(shè)置為默認設(shè)置。單擊確定。
3.對域的底部重復(fù)步驟2，輸入名稱為BottomPressure。
4.創(chuàng)建三組邊界條件。
展開 基于XFEM的裂紋擴展仿真過程詳解和仿真經(jīng)驗交流（一） ￥5
研究結(jié)構(gòu)裂紋擴展和疲勞壽命已經(jīng)有了一段時間，深深的感覺到國內(nèi)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(xiàn)有的先進的思想和方法都是國外研究者先提出和應(yīng)用的。其中，擴展有限元方法（XFEM）以其獨特的優(yōu)勢得到了研究者們的青睞，然而國內(nèi)的相關(guān)資料特別是軟件操作方面比較少，而且各執(zhí)其詞，這會使得許多初學(xué)者產(chǎn)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(xù)的研究工作。在學(xué)習(xí)了網(wǎng)上相關(guān)研究者的視頻資料、ABAQUS16.4用戶手冊和達索官方的培訓(xùn)資料之后，筆者對這部分軟件操作過程進行總結(jié)并給出了自己的一些理解，很多小的細節(jié)往往會導(dǎo)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(nèi)容的同學(xué)們有所幫助。
第一部分、基于XFEM的靜態(tài)裂紋參數(shù)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(xù)問題上的仿真方面，其前處理建模和求解部分更加優(yōu)秀，但是后處理部分比較困難，有些參數(shù)沒辦法通過軟件直接輸出，需要進行二次開發(fā)，后處理部分目前我做的還不是很好將在優(yōu)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(tài)裂紋參數(shù)，靜態(tài)裂紋必須三維，靜態(tài)裂紋必須三維，靜態(tài)裂紋必須三維，重要的事說三遍。
展開 二維靜態(tài)邊緣裂紋 ￥10
2D邊緣裂紋的教程
創(chuàng)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(xù)以接受默認設(shè)置。選擇鋁作為材料，然后單擊平面應(yīng)力/應(yīng)變厚度復(fù)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(shè)置。單擊確定。
7.展開板。雙擊網(wǎng)格。從頂部菜單中選擇“種子”，然后選擇“按數(shù)字邊緣”。選擇域。單擊完成。輸入40作為沿邊緣的元素數(shù)。按下Enter鍵。單擊完成。
8.從頂部菜單中選擇“網(wǎng)格”，然后選擇“控件”。選擇“四重結(jié)構(gòu)”。單擊確定。從頂部菜單中選擇“網(wǎng)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(shè)置。
創(chuàng)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(dǎo)線”，“近似大小”為5。單擊“繼續(xù)”。
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(shè)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(chuàng)建。名稱為EdgeCrack，類型為XFEM。單擊繼續(xù)。
展開 
ARCAN 試樣靜態(tài)裂紋擴展分析 - ANSYS Workbench ￥3
本教程包括 ARCAN 樣本的逐步靜態(tài)裂紋擴展分析。
步驟 1：概述
在復(fù)雜的飛機結(jié)構(gòu)中，裂紋擴展很少以耐久性和損傷容限分析 (DADTA) 中假設(shè)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(tǒng)地說，三維 (3D) 裂紋擴展。大多數(shù) DADTA 僅假設(shè) 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(shè)計更好的裂紋預(yù)測模型。在混合型疲勞裂紋擴展領(lǐng)域發(fā)表的研究成果很少，阻礙了更新、更準確的 DADTA 的開發(fā)。
第 2 步：設(shè)置
在 ANSYS Workbench 主菜單上拖放靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析：
步驟3：工程數(shù)據(jù)（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(chuàng)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(yù)網(wǎng)格裂紋和 SMART 裂紋擴展）
利用上一步創(chuàng)建的命名選擇，“預(yù)網(wǎng)格裂紋”定義如下：
具有靜態(tài)裂紋擴展選項和 600 MPA.mm ^ (0.5) 應(yīng)力強度因子的“SMART 裂紋擴展”已通過預(yù)網(wǎng)格裂紋定義：
步驟 7：網(wǎng)格操作
已實施“面片符合方法”和“裂紋前沿細化”的默認網(wǎng)格操作。
展開 帶溫度場的2D靜態(tài)裂紋 ￥5
載荷和應(yīng)用溫度場的示意圖：
應(yīng)用溫度場的教程
創(chuàng)建模型和裂紋
1.創(chuàng)建模型。所使用的材料性質(zhì)是E = 72 GPA，V = 0.33，最大主應(yīng)力= 575兆帕和熱膨脹= 25.2E-6 M / M的系數(shù) ? C.（此處建立二維裂紋的過程與教程1中的類似，在此不再贅述了）
材料屬性
1.展開材料。創(chuàng)建材料。
2.單擊機械，然后單擊擴展。輸入您的熱膨脹系數(shù)和參考溫度。注意，這可能是溫度相關(guān)的數(shù)據(jù)，也可能是各向同性的材料。
初始溫度場
1.展開步驟。雙擊預(yù)定義字段。
2.輸入名稱作為InitTemp。步驟是初始的。類別是其他。類型是溫度。單擊繼續(xù)。
3.選擇將具有溫度場的區(qū)域。單擊完成。
4.單擊分發(fā)旁邊的創(chuàng)建。輸入名字。輸入表達式。單擊確定。
5.如果創(chuàng)建了自己的分布，請從“分布”下拉框中選擇分布形式。輸入所需的幅度。
最終溫度場
1.僅對新的溫度分布重復(fù)上述操作。
具體的CAE模型（6.14版本）及教程原文可參考附件。
展開 workbench三維裂紋
workbench三維裂紋
三維復(fù)合材料CT試樣裂紋擴展模擬 ￥20
關(guān)于X-FEM：
X-FEM可以與兩種方法結(jié)合使用：
-內(nèi)聚區(qū)模型（基于X-FEM的內(nèi)聚行為）
-虛擬裂紋閉合技術(shù)（基于X-FEM的LEFM方法）
在本教程中，將使用以上兩種方法。基于X-FEM的內(nèi)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(xué)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(guī)解決方案控件以改善收斂行為
展開 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
ABAQUS計算三維孔邊角裂紋應(yīng)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(yīng)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(wǎng)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(jīng)過一系列的布爾操作（merge/cut）得到。
相應(yīng)的應(yīng)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。
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(dǎo)入的方式實現(xiàn)隨機裂紋或是纖維材料的建模。首先需要在CAD內(nèi)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(dǎo)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(dǎo)入三維CAD文件，選擇剛剛保存的.dwg文件，并將要導(dǎo)入的對象更改為曲線和點，可選擇合并曲線對象。構(gòu)建對象，這樣三維的線就導(dǎo)入到COMSOL軟件內(nèi)了。
下一步我們將長方體的基體材料也導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)，其實這一步也可以在COMSOL中直接建模完成。還是選擇導(dǎo)入，選擇剛剛保存的.sat文件，在這里要導(dǎo)入的對象需要選擇實體。
到這一步纖維跟基體就全部導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)了。
如果想再COMSOL內(nèi)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(gòu)建對象后，基體材料就被纖維分割完成，形成了基體內(nèi)的線狀裂縫。
后面進行網(wǎng)格剖分分析等，可根據(jù)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(qū)
因為我自己或者大家都會有一些關(guān)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(huán)疲勞LCF模擬三維疲勞裂紋擴展一些經(jīng)驗 ￥2.6
ABAQUS中的LCF(LOW CYCLE FATIGUE功能結(jié)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(huán)次數(shù)。下面給出了具體的C3、C4與Paris參數(shù)的計算過程，和自己看論文等的一些總結(jié)與經(jīng)驗，關(guān)于step的一些調(diào)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(shù)，結(jié)果與文獻中較為符合，參考文獻和CAE也給出。
abaqus2020-三維-顯示分析-通用接觸或接觸對接觸-單元刪除法模擬裂紋，單元穿透問題！！
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(xiàn)明顯穿透，結(jié)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(xiàn)少許穿透，結(jié)果相對合理，但不是最理想狀態(tài)！
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(jié)果合理！
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(shè)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(xiàn)
門式起重機主梁的角焊縫是最容易出現(xiàn)裂紋擴展的區(qū)域之一，我們以此部位為例介紹ALOF確定漏檢設(shè)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(shù)化建模對話框與參數(shù)化模型
通過對該設(shè)備進行現(xiàn)場儀器探測和主梁模型的有限元分析，發(fā)現(xiàn)在某角焊縫處存在最大拉應(yīng)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(shè)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(qū)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(dǎo)入二維CAD模型 (b) 生成平面網(wǎng)格模型 (c)拉伸得到實體網(wǎng)格模型
圖4.角焊接區(qū)建模過程
2、計算結(jié)果展示
圖 5.角焊接處裂紋擴展結(jié)果展示
圖6.動態(tài)裂紋擴展過程gif
3、確定檢修周期。
(a) 安全系數(shù)與疲勞次數(shù)關(guān)系曲線 (b)裂紋擴展量和疲勞次數(shù)關(guān)系曲線
圖7.疲勞次數(shù)分析結(jié)果
由圖可知，該裂紋在應(yīng)力循環(huán)1.4百萬次以后，安全系數(shù)急劇變小，疲勞次數(shù)也趨于一極限值，此時結(jié)構(gòu)將發(fā)生破壞，而裂紋擴展前十步的疲勞次數(shù)達到總壽命的95%以上，故取該疲勞次數(shù)來確定檢修周期，根據(jù)國內(nèi)外實踐經(jīng)驗通常取疲勞擴展次數(shù)的十分之一作為檢修周期，所以該設(shè)備的檢修周期為：
檢修周期=1.46百萬次÷每日使用次數(shù)200÷一年365天÷保守系數(shù)10=2年
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