斷裂失效分析的案例
發動機曲軸的斷裂失效分析
斷裂失效是指金屬、合金材料、機械產品的一個具有有限面積的幾何表面的分離過程。斷裂是發動機曲軸在運行過程中的主要失效形式，且疲勞斷裂居首位，占失效實例約60%，對企業生產和經營造成巨大浪費和損失，那么曲軸斷裂失效分析特別重要，可以防止同類失效現象的重復發生，為改進設計及加工工藝提供依據，消除隱患確保產品安全可靠等，同時也是企業節能增效的有利途徑。
一、曲軸斷裂簡介
曲軸作為發動機核心零件之一，由于加工基準在曲軸中心孔和主軸頸間經常轉換，產生基準不重合誤差，再加上各軸頸加工精度高和軸類零件加工過程中剛性差的特點，是發動機本體五大件中加工質量最難保證的零件。同時，曲軸又是把燃燒氣體推動活塞進行直線運動轉變成回轉運動的橋梁，曲軸的旋轉運動是整車或發動機的動力源，因此曲軸的壽命是發動機考核的關鍵指標之一。由于曲軸在工作中承受交變載荷，主軸頸和連桿頸圓角過渡處屬于曲軸強度的薄弱環節，長期的高速旋轉運轉和較大的交變負荷應力將造成曲軸圓角處產生裂紋或斷裂。軸頸圓角處、軸頸表面如有缺陷，將成為裂紋源，易造成曲軸的早期非疲勞斷裂。裂紋源一般位于連桿頸R角處，沿著約45°方向往曲柄梢擴展，最后斷裂，包括裂紋源、裂紋擴展、斷裂三階段。如圖1、圖2所示。
曲軸的斷裂大多是突然發生，易引起人員的傷亡和機器的損壞，造成的損失非常巨大，是曲軸生產廠家生產經營中特別關注的課題。
二、曲軸斷裂分析
曲軸斷裂的原因主要有以下幾種情況：
1.機加工不符合要求
（1）曲軸制造質量不好，加工粗糙、材質不佳，達不到設計要求。
（2）各缸工作不平衡，活塞連桿組重量偏差過大，引起曲軸受力不均而導致斷裂。
（3）冷校直也是曲軸斷裂的一個原因。因為校直是塑性變形，會產生微裂紋，大大降低了曲軸的強度，因而在交變載荷的作用下，會導致曲軸斷裂。
展開 “ABAQUS斷裂與失效”專題
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“ABAQUS斷裂與失效”專題
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ALOF系統─專業的工程結構斷裂失效仿真軟件
ALOF系統─專業的工程結構斷裂失效仿真軟件
ALOF，英文名全稱為Analyses Laboratory of Fracture，是一個面向斷裂失效過程的仿真實驗室；它以斷裂力學為基礎，對含缺陷構件進行模擬分析，為失效分析專家提供科學數據和判斷。ALOF采用目前世界上最先進的裂紋擴展計算技術(擴展有限元法XFEM和虛節點多邊形有限元法VNM)，由數位具有機械工程和計算力學專業背景的留洋博士、中外籍教授團隊歷時四年開發而成。ALOF的總體技術與性能達到國內領先、國際先進水平。
在三維復雜工程結構斷裂失效仿真分析時，ALOF具有四個顯著特色：
⑴ 更簡單─“一鍵式”建模過程：ALOF具有一鍵式導入完整CAD模型與一鍵式生成疏密合理的2D和3D裂紋擴展計算網格，可以多種形式導入裂紋數據，并擁有人性化的GUI界面。這些技術大大簡化了裂紋擴展的建模過程，降低了失效分析人員對數值模擬分析的理論門檻。
⑵ 更精準─全自動裂尖區分層加密：ALOF可自動追蹤裂尖并自動分層加密其局部區域網格，從而使精準的裂紋擴展仿真分析成為可能。ALOF除了具有在裂尖布置疏密合理的三角形、四面體等單元外，還可以生成和使用高精度的四邊形和六面體等單元，專業為個人PC機用戶定制仿真計算方案。
⑶ 更專業─豐富的失效準則庫：ALOF使用的兩個關鍵技術可為多樣用戶提供K、J、COD、擴展角等斷裂力學參量，還提供給定裂紋長度下的結構壽命指標；同時，ALOF支持用戶二次開發，以設計自己的失效判據。
⑷ 更高效─全自動的裂紋擴展計算：ALOF采用了修正的擴展有限元技術，才真正可以高效模擬任意2D和3D工程結構中的非平面裂紋及其擴展過程。
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Abaqus斷裂失效分析的10個inp實例 ￥30
Abaqus斷裂失效分析的10個inp實例
基于Abaqus的結構斷裂失效建模與仿真分析 ￥5
該文檔是Abaqus官方培訓時的教程，共633頁，里面對斷裂失效領域常見問題的理論模型及Abaqus操作進行了詳細剖析，具有非常強的應用價值。文檔中的圖片均為高清彩圖，便于讀者進行針對性的仿真建模計算。
核電站疏水管道斷裂泄漏原因分析及失效機理研究
2006年04月25日廣東省科技廳在大亞灣核電基地公關中心組織召開了“核電站疏水管道斷裂泄漏原因分析及失效機理研究”科技成果鑒定會。北京科技大學陳國良院士、廣核集團高級顧問徐大懋院士，以及來自核工業和電力行業高校、研究、設計、運行、試驗等單位的9位專家參加了鑒定會。
鑒定委員會聽取了項目完成單位的研究總結等有關報告，考察了運行現場，并對相關的技術資料進行了審查和質疑。經認真審議，鑒定委員會給出如下鑒定意見：該項目通過對管道不同部位斷裂泄漏特征的分析研究，在國內外首次提出沖蝕和疲勞交互作用的失效模型，指出GSS/AHP疏水管道斷裂泄漏并非應力腐蝕或腐蝕疲勞失效、而是一種與沖蝕和疲勞相關的新的失效模式，并且不合理的管道設計加劇了沖蝕和疲勞的交互作用。最后鑒定委員會專家一致認為該科研成果處于國內領先水平，達到國際先進水平，同意通過成果鑒定。
展開 【11月7-8日 北京】基于斷裂力學與損傷力學的失效仿真分析研修班
結構在使用過程中的磨損、斷裂、腐蝕、疲勞、損傷等因素都會影響產品可靠性和壽命。為了幫助廣大工程師和科研人員掌握和理解可靠性的原理、斷裂力學和損傷力學基本理論以及與之相關的力學仿真分析技術，針對各類斷裂損傷問題能夠進行準確、高效的力學建模，并能夠熟練使用通用的有限元軟件，提高工程師和科研人員解決實際非線性力學問題的能力，經中國力學學會產學研工作委員會、中國數字仿真聯盟研究，決定今年11月7—8日在北京舉辦“基于斷裂力學與損傷力學的失效仿真分析研修班”。歡迎廣大有限元愛好者踴躍報名，現將有關事項通知如下：
一、組織機構
主辦單位：中國力學學會產學研工作委員會 中國數字仿真聯盟
會務服務：北京諾維特機械科學技術發展中心
二、主要教學內容
通過系統的理論方法講解、應用經驗分享和技術交流，教授斷裂力學和損傷力學的基本理論和應用背景，基于ABAQUS軟件，講解計算斷裂力學和計算損傷力學的基本方法和技術，培養相關失效仿真分析的專業應用人才，為企業產品可靠性方面的研發和科研院所相關研究工作的深入提供有力的技術支撐。
三、參加對象
1) 對斷裂力學和損傷力學以及ABAQUS軟件有應用需求的各類工程科研人員，包括但不限于企業中從事仿真分析的工程師、設計師，科研院所的力學科研人員，高等院校計算力學研究生和本科生。
2) 對學員知識要求：要有基本的彈性力學、塑性力學、有限元、線性代數的基礎知識，其知識水平應相當于機械類高年級本科生水平，否則會影響培訓效果。
四、主講專家
清華大學計算力學專業博士，曾在中國石化石油工程技術研究院、香港城市大學機械工程系從事產品研發工作，涉及石油、航天航空、汽車、海洋等領域關鍵結構的設計、優化、失效斷裂等力學問題，具有豐富的計算仿真經驗與工程問題解決能力。
展開 滾子鏈失效動力學仿真CAE文件 ￥20
滾子鏈條的負載下斷裂失效分析，輸出位移-負載曲線。
“ABAQUS斷裂與失效”專題
五、課程大綱及專家：
大綱
課程受益
主要內容
斷裂力學基本概念
掌握斷裂力學
基本概念
1、內容簡介 2、斷裂力學
3、線彈性斷裂力學 4、小范圍屈服
5、J積分理論 6、非線性斷裂力學
7、復合型斷裂 8、界面斷裂
9、徐變斷裂 10、疲勞分析
裂紋模擬
掌握裂紋模擬的基本技術
1、裂紋模擬概述 2、平面尖角裂紋模擬
3、三維尖角裂紋模擬 4、裂紋尖端的有限應變分析
5、斷裂力學三維掃略網格劃分的限制
6、采用關鍵字選項模擬裂紋
斷裂分析
理解J積分的數值計算方法，掌握斷裂分析基本
操作過程
1、回路積分的計算 2、算例分析
3、回路積分過程中的節點法向 4、多個裂紋尖端的J積分
5、殼中的貫穿裂紋 6、混合模式斷裂
7、材料不連續 8、彈塑性材料的數值計算
練習 1 ：含有裂紋的三點彎曲梁受力分析
練習 2 ：直升機機身組件的裂紋分析
材料的失效與磨損
掌握模擬失效與磨損的基本方法
1、漸進損傷與失效 2、延性金屬材料損傷產生準則
3、損傷演化 4、單元刪除
5、纖維增強復合材料中的損傷 6、扣件的損傷失效
7、材料磨損和侵蝕
基于單元的粘結
掌握基于單元粘結建模的基本方法技巧
1、內容簡介 2、單元技術
展開 “ABAQUS斷裂與失效”專題
五、課程大綱及專家：
大綱
課程受益
主要內容
斷裂力學基本概念
掌握斷裂力學
基本概念
1、內容簡介 2、斷裂力學
3、線彈性斷裂力學 4、小范圍屈服
5、J積分理論 6、非線性斷裂力學
7、復合型斷裂 8、界面斷裂
9、徐變斷裂 10、疲勞分析
裂紋模擬
掌握裂紋模擬的基本技術
1、裂紋模擬概述 2、平面尖角裂紋模擬
3、三維尖角裂紋模擬 4、裂紋尖端的有限應變分析
5、斷裂力學三維掃略網格劃分的限制
6、采用關鍵字選項模擬裂紋
斷裂分析
理解J積分的數值計算方法，掌握斷裂分析基本
操作過程
1、回路積分的計算 2、算例分析
3、回路積分過程中的節點法向 4、多個裂紋尖端的J積分
5、殼中的貫穿裂紋 6、混合模式斷裂
7、材料不連續 8、彈塑性材料的數值計算
練習 1 ：含有裂紋的三點彎曲梁受力分析
練習 2 ：直升機機身組件的裂紋分析
材料的失效與磨損
掌握模擬失效與磨損的基本方法
1、漸進損傷與失效 2、延性金屬材料損傷產生準則
3、損傷演化 4、單元刪除
5、纖維增強復合材料中的損傷 6、扣件的損傷失效
7、材料磨損和侵蝕
基于單元的粘結
掌握基于單元粘結建模的基本方法技巧
1、內容簡介 2、單元技術
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準靜態力學的斷裂失效仿真 ￥100
對于結構件受拉壓彎扭后發生的斷裂失效，如果采用靜力學分析方法，會得到應力分布，但無論外力多大都無法觀察到斷裂效果。雖然采用動力學分析方法可以實現斷裂效果，但時間步長較小而求解時間長導致求解效率低。所以提出一種基于準靜態力學的斷裂失效的仿真方法。
服務能力 | 聚烯烴微觀結構精準表征系統解決方案
素材來源于網絡
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Abaqus狗骨頭拉伸斷裂失效模擬 ￥30
下面是視頻中的工程文件inp，大家可以下載一下供大家參考學習
“ABAQUS斷裂與失效”專題培訓進階課程！
“ABAQUS斷裂與失效”專題
課程背景
Abaqus以其能夠出色完成線性、非線性、跨學科多物理場分析計算，以及出色的跨系列二次開發可擴展性，使其成為高級有限元分析軟件的代表。Abaqus具備強大的斷裂和失效的模擬能力，同時實現了擴展有限元方法（XFEM）模擬裂紋擴展的功能，在航空航天、交通運輸、土木建筑、材料加工、電子、石化和核能源等領域都有廣泛的應用。
為了讓廣大分析人員學習和掌握Abaqus強大的斷裂與失效模擬功能，技術鄰精心挑選了《Abaqus斷裂與失效專題》培訓。通過大量的案例講解，使得學員可以在較短時間內掌握Abaqus斷裂分析的原理與方法，并解決工程應用中的熱點問題。
授課專家
主講專家來自著名高校及科研機構的高級專家，長期從事有限元仿真方面的教學與科研工作，從事多項國家重點研發計劃項目，具有資深的技術底蘊和專業背景，擁有豐富的科研及工程技術經驗。
課程大綱
時間地點
2018年07月27日-07月30日
北京 (27號報到，授課3天)
培訓費用
1、標準費用：3800元/人（含培訓費、資料費、培訓期間午餐費、結業證書費），住宿可統一安排，費用自理。
2、如果不方便去現場，會有現場同步錄播課程，也可以報名。
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