direct cyclic的案例
基于XFEM的裂紋擴(kuò)展仿真過程詳解和仿真經(jīng)驗交流（二）（包括直接循環(huán)載荷步疲勞裂紋擴(kuò)展分析） ￥20
（6） 定義載荷步：這里要做的是疲勞裂紋擴(kuò)展，在載荷步的定義問題上網(wǎng)上存在一些分歧，有人認(rèn)為裂紋擴(kuò)展是準(zhǔn)靜態(tài)過程，應(yīng)該定義通用靜態(tài)載荷步，然后在載荷模塊使用循環(huán)載荷；還有人認(rèn)為裂紋擴(kuò)展是受交變載荷的疲勞過程，應(yīng)該采用專門的direct cyclic分析步。筆者同意后者的觀點，因為前面那種我沒做出來。
圖6.1 direct cyclic載荷步及其參數(shù)設(shè)置
數(shù)據(jù)說明：
basic頁面定義的1為載荷步的總時間，但在隱式求解中它并不是真實意義上的時間，這個不用改；
incrementation 頁面定義的是增量步的相關(guān)信息，將一個載荷步離散為多個增量步進(jìn)行迭代求解，可以選用自動增量步或者固定增量步，最大總增量步（10000）和增量步大小（0.01）是兩種離散的方法，實際的增量步為min（總時間除以增量步大小，最大總增量步），根據(jù)你的要求進(jìn)行設(shè)置，看你是想獲得準(zhǔn)確的增量步還是增量步數(shù)。最大迭代次數(shù)（1000），顧名思義是迭代次數(shù)的上限，在解非線性方程組時采用的迭代求解方法，如果第m步迭代不收斂，第m+1步將上一步的增量步減半再次求解，否則乘以1.5再次求解，直到求解總時間達(dá)到1，在monitor可以清楚的看到這一過程。20,25,5是傅里葉級數(shù)的項數(shù)，與求解器有關(guān)，我也不是很清楚。
fatigue頁面用于設(shè)置疲勞的相關(guān)參數(shù)，默認(rèn)的是低周疲勞，ABAQUS不支持高周疲勞仿真，得用專門的軟件。1,20定義多少個增量步進(jìn)行一次損傷外推，在設(shè)定的增量步下計算一次能量釋放率進(jìn)行損傷的判斷，該值設(shè)置小一點似乎更準(zhǔn)確，否則進(jìn)行損傷外推的時候可能目前的單元早就達(dá)到開裂的條件卻沒有開裂。
展開 ABAQUS 求解器設(shè)置
常用的控制參數(shù)
Defining tolerances for field equations
residual control
solution correction control
average flux
initial time average flux
Controlling the time incrementation scheme
the equilibrium iteration for a residual check
the equilibrium iteration for a logarithmic rate of convergence 收斂率對數(shù)check
Avoiding premature cutbacks in difficult analyses
Automatically setting the time incrementation parameters
Activating the “l(fā)ine search” algorithm
Defining tolerances for constraint equations
Controlling the solution accuracy in direct cyclic analysis
Imposing the periodicity condition
Defining tolerances for stabilized state and plastic ratchetting detections
控制參數(shù)調(diào)整有兩個目的：一是調(diào)整非線性方程求解精確度；二是調(diào)整時間增量。
Step-Other-General Solution Controls-Edit
會出現(xiàn)罕見的warning對話框，然后才能繼續(xù)下去。
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2.考慮加入裂紋的情況，能夠正常計算，最好是能用于direct cyclic的低周疲勞分析。
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采用Abaqus和Marc軟件的疲勞裂紋擴(kuò)展分析對比
2軟件分析過程
ABAQUS
Abaqus進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展分析時，分析步需選擇Direct cyclic。另需編輯關(guān)鍵字，輸入?yún)?shù)C、m等。
初始裂紋建模與其它類型的裂紋相似，通過擴(kuò)展有限元方式建立初始裂紋及實現(xiàn)裂紋的擴(kuò)展，因此初始裂紋需剛好穿過整數(shù)個單元，才能實現(xiàn)初始裂紋的準(zhǔn)確建模。Abaqus中，每次疲勞裂紋擴(kuò)展的距離為一個單元，然后軟件會以單元的長度和得到的能量釋放率，通過Paris公式計算出對應(yīng)的疲勞周次，直接跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的循環(huán)次數(shù)，進(jìn)行后續(xù)的計算。
Abaqus軟件的疲勞裂紋擴(kuò)展分析暫不支持非線性，僅可定義裂紋面之間的接觸。
Marc
Marc軟件進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展分析時，與常規(guī)分析裂紋沒有太大差別，無需定義特殊的分析類型。初始裂紋建模和裂紋的擴(kuò)展則是通過網(wǎng)格重劃分實現(xiàn)。
Marc軟件中，每次疲勞裂紋擴(kuò)展的距離有兩種控制方式。方式1：直接由Paris公式計算出擴(kuò)展的距離，逐一計算各疲勞周次。方式2：與Abaqus相類似，指定裂紋擴(kuò)展距離，獲取相鄰兩次擴(kuò)展裂紋（裂紋深度a1和a2）的能量釋放率，假設(shè)裂紋擴(kuò)展過程中（a1到a2）的能量釋放率呈線性變化，插值獲取裂紋擴(kuò)展至各位置（a1和a2之間）的能量釋放率，最后通過對Paris公式進(jìn)行積分，獲得擴(kuò)展該距離對應(yīng)的疲勞周次。
Marc軟件進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展計算的同時，支持非線性的計算，如定義構(gòu)件與其它構(gòu)件的接觸。
3計算結(jié)果
一塊長和寬均為20mm，厚度為5mm的板，板中間存在一個長度5mm的初始裂紋。對板的一端進(jìn)行固定，另一端施加0-300N的拉伸疲勞載荷，對疲勞裂紋的擴(kuò)展情況進(jìn)行計算。
僅作為演示，模型較為粗糙。
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基于XFEM技術(shù)模擬二維平板疲勞裂紋擴(kuò)展-Abaqus軟件（附視頻教程）
采用Direct cyclic分析步，實現(xiàn)受載過程的分析。
【模型信息】一塊二維平板的幾何信息和材料的參數(shù)、初始損傷判據(jù)和演化準(zhǔn)則、分析步以及載荷邊界條件設(shè)置如下圖所示：
------注意----注意--- 這里最大主應(yīng)力在下文輸入的是84.4MPa，因為PPT是我個人資料，所以大家按照下文來做----
【cae操作步驟】
首先先建立一個二維平板和初始裂紋的幾何模型，在Part模塊中操作：
（1）二維平板幾何模型：如圖1所示，進(jìn)入CAE界面后，點擊create part，進(jìn)入create part的編輯界面，為二維平板幾何模型命名為plate，選擇2D Planar（即此模型為二維模型），Deformable可變形的Shell模型，因為我們的二維平板規(guī)格為3X3m，一般的輸入值為模型最大尺寸的5-10倍左右較為合適，所以我選擇輸入值為20作為大約尺寸。點擊continue，進(jìn)入畫圖界面，點擊按鈕，以對角點兩點建立矩形，我們在坐標(biāo)輸入框中輸入二維平板幾何模型的兩點對角點，首先輸入（-1.5，-1.5）【不用輸入括號】，按回車鍵完成一點輸入，再輸入第二點（1.5,1.5）【不用輸入括號】，按回車完成第二點輸入，最后點擊一下鼠標(biāo)中鍵完成二維平板幾何模型的建立。
（2）初始裂紋幾何模型：如圖2所示，點擊create part，進(jìn)入create part的編輯界面，為初始裂紋幾何模型命名為initial crack，選擇2D Planar（即此模型為二維模型），Deformable可變形的wire模型，因為我們的二維平板規(guī)格為3X3m，一般的輸入值為模型最大尺寸的5-10倍左右較為合適，所以我選擇輸入值為20作為大約尺寸。
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