斷裂與失效的案例
“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。
展開 ABAQUS材料斷裂與失效-XFEM|VCCT|COHESIVE|疲勞|侵蝕
ABAQUS材料斷裂與失效（XFEM|VCCT|COHESIVE|疲勞|侵蝕）篇
上個系列我們講了有關ABAQUS混凝土塑性損傷模型（CDP）的相關內容，得到了一些不錯的反饋；因此想趁著這股熱勁，繼續錄制一套課程；最終選擇了材料的斷裂與失效仿真。在很久以前，通用有限元軟件中，只有ABAQUS提供了擴展有限元方法（XFEM），一種不依賴于網格邊界的裂縫仿真方法。當時我還在學校，由于課題的原因，接觸了很多巖石斷裂和材料失效的實驗和仿真任務，從而也就使用上ABAQUS。
09年，想學好這款軟件并非易事，一方面是身邊沒有直接可以求助的前輩，因為大家都在用ANSYS；另一方面是當時市面上的相關書籍非常少（當時出的書都看過），加之自己英文不好，而且不怎么看幫助文檔，所以學習斷裂仿真就更加不易。后來有幸得到一份PPT課件：Modeling with Fracture and Fracture with Abaqus，是達索在2009年出的一套斷裂仿真的培訓教程，內容非常系統，不僅介紹了相關的斷裂理論、仿真方法和仿真技巧，還有實操案例。
達索09年斷裂課程內容目錄如下（公眾號中回復：“斷裂與失效”，可獲得此課件）：
雖然有好的資料在手，但看這里面五花八門的知識點，確實看著頭大，當時也是看了個一知半解，完成任務后，就放在一邊沒有去細細專研。
隨著時光推移，使用ABAQUS已經有八個年頭，仿真水平大幅提高，不知不覺也做了ABAQUS二次開發的工作，漸漸喜歡使用它來解決問題，自己沒課題，就幫別人做，也積累起一些經驗；但人的精力是有限的，所以以后想盡量做專一點，又不想將以前所學的知識輕易拋棄，因此打算將所專所長一一錄制成視頻教程，供大家學習，讓初學者少走一些彎路，視頻設置收費，是因為自己家庭條件并不好，收取少量費用還請大家理解。
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
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
展開 
“ABAQUS斷裂與失效”專題
ABAQUS斷裂與失效.docx
11.《ABAQUS斷裂與失效分析專題》.pdf
詳細內容查看附件 有問題聯系我 高老師17301357725
【11月29日-12月2日 北京】ABAQUS斷裂與失效研修班
課程背景
結構的斷裂、損傷與疲勞破壞是工程結構遭受往復載荷引起結構失效的重要因素，該方面的計算分析越來越受到工程界的重視。特舉辦《ABAQUS斷裂與失效》研修班。研修班將系統地梳理斷裂力學的基本概念，講解有限元斷裂和失效模擬技巧。與軟件相結合，突出重點，通過具體工程算例掌握基本理論以及實際問題的基本思路。培訓最終目的是使學員理解損傷、疲勞和斷裂計算的相關概念和原理，同時也幫助學院及工程師在最短時間內掌握軟件的使用方法，提升解決實際問題的能力，提高新產品設計與評估的能力。
時間及地點
2019年11月29日-12月2日 北京（第一天報到，授課3天）
主講專家
該講師， 北京大學力學博士，主要研究方向為復合材料力學、生物力學、非線性基礎力學，具有多年仿真經驗，仿真領域涉及復合材料力學理論與數值仿真、生物力學重建與流固耦合分析，承擔或參與國家重大科研項目3項，發表SCI論文6篇，申請專利3項。
增值服務
1、贈送定制U盤一個；
2、同一單位2人報名享受9折優惠；同一單位3人以上（含）報名享受8.5折優惠；
3、課程結束后關注公眾號可領取該課程課件、配套CAE模型及相關學習資料；參訓學員或企業針對課程相關問題在課程結束后也可以得到老師的解答與指導（郵件、微信、電話），作為講授的補充。
展開 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。
“ABAQUS斷裂與失效”專題
《ABAQUS斷裂與失效分析專題》.pdf
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。
展開 金屬零部件的失效形式
當零部件喪失預定的功能時，即發生了零件的失效。
下列任何一種情況的發生，都可以認為零件已經失效：
? 零件完全破壞，不能繼續工作；
? 零件嚴重損傷，不能保證工作安全；
? 零件雖能安全工作，但工作低效。
從零部件的失效形式看，大致分為：變形失效、斷裂失效、腐蝕失效和磨損失效四大類。
1、變形失效
變形失效主要指零件變形量超過允許范圍而造成的失效，主要有彈性變形失效和塑性變形失效。
1）彈性變形失效
零件產生彈性變形失效的根本原因即結構的剛度不足。此失效形式也是最基本的失效形式。
2）塑性變形失效
外加應力超過零件材料的屈服極限時發生明顯的塑性變形。
例如：重載且摩擦力很大時，齒面較軟的齒輪表面就會沿摩擦力方向產生塑性變形。
2、斷裂失效
斷裂就是外力作用下產生裂紋或者斷開，主要表現為新的幾何表面的生成。斷裂失效分為四大類：延性斷裂、脆性斷裂、疲勞斷裂和蠕變斷裂。
1）延性斷裂失效
發生延性斷裂前，會有明顯的塑性變形。主要宏觀特征表現為試件的頸縮現象。
2）脆性斷裂失效
發生脆性斷裂前，無塑性變形。描述材料脆性斷裂難易程度的指標是沖擊韌性ak、韌脆轉變溫度Tk和斷裂韌性KIC。
3）疲勞斷裂失效
在交變應力作用下，經過較長時間的工作而產生裂紋導致發生斷裂，稱金屬的疲勞斷裂。
展開 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。
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 疲勞斷裂過程的仿真軟件ALOF
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海內外博士、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。ALOF的應用領域涵蓋核工業、航空宇航、國防軍工、能源動力、化工機械、船舶海洋以及土木結構等。
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。
展開 滾動軸承的失效分析及防治方法 附滾動軸承的分析方法萬長森下載
3.斷裂失效
軸承斷裂失效主要原因是缺陷與過載兩大因素。當外加載荷超過材料強度極限而造成零件斷裂稱為過載斷裂。過載原因主要是主機突發故障或安裝不當。軸承零件的微裂紋、縮孔、氣泡、大塊外來雜物、過熱組織及局部燒傷等缺陷在沖擊過載或劇烈振動時也會在缺陷處引起斷裂，稱為缺陷斷裂。
應當指出，軸承在制造過程中，對原材料的入廠復驗、鍛造和熱處理質量控制、加工過程控制中可通過儀器正確分析上述缺陷是否存在。但一般來說，通常出現的軸承斷裂失效大多數為過載失效。
4.腐蝕失效
有些滾動軸承在實際運行當中不可避免的接觸到水、水汽以及腐蝕性介質，這些物質會引起滾動軸承的生銹和腐蝕。另外滾動軸承在運轉過程中還會受到微電流和靜電的作用，造成滾動軸承的電流腐蝕。
滾動軸承的生銹和腐蝕會造成套圈、滾動體表面的坑狀銹、梨皮狀銹及滾動體間隔相同的坑狀銹、全面生銹及腐蝕。最終引起滾動軸承的失效。
5.游隙變化失效
滾動軸承在工作中，由于外在或內在因素的影響，使得原有配合間隙改變，精度降低，乃至造成“咬死"，稱為游隙變化失效。外界因素如過盈量過大，安裝不到位，溫升引起的膨脹量、瞬時過載等；內在因素如殘余奧氏體和殘余應力處于不穩定狀態等，均是造成游隙變化失效的主要原因。
二、滾動軸承常見失效模式及對策
1. 溝道單側極限位置剝落
溝道單側極限位置剝落主要表現在溝道與擋邊交界處有嚴重的剝落環帶。產生原因是軸承安裝不到位或運轉過程中突發軸向過載。
采取的對策是確保軸承安裝到位或將自由側軸承外圈配合改為間隙配合，以期軸承過載時使軸承得到補償。如果無法確保安裝到位，可以提高潤滑劑的油膜厚度(提高潤滑油的粘度)，或減低軸承的負載等方法來減少軸承的直接接觸。
2.
展開 設計仿真 | 圓柱齒輪齒面斷裂失效風險評估與改進方法
背景：材料暴露量
ISO/TS 6336-4:2019齒面斷裂失效承載能力計算標準與ISO6336其它幾部分的主要區別在于，它處理的是“材料暴露量”而不是損傷，它沒有對如何計算不同載荷工況的影響給出任何指導。在該標準中給出的一些限制為：
?“滲碳齒輪最常出現齒面斷裂，但滲氮和感應淬火齒輪也會出現故障，大多數觀察到的齒面斷裂發生在從動齒輪上。”
?“由于齒面斷裂導致的故障通常發生在超過10^7個載荷循環的情況下。”（我們假設這是來自ISO6336-1中的NL）
?“最大材料暴露量AFF,max≥ 0.8，在持續輸入扭矩的作用下，可能導致齒面斷裂。”
下圖類似于應力疲勞曲線（S-N）圖，x軸為載荷循環次數，在垂直方向上有載荷或損傷的度量。對于ISO 6336第2和3部分中的點蝕和彎曲失效模式，y軸使用了應力，材料的應力疲勞極限由SN曲線表示，類似于灰色虛線。
在該TFF計算中，沒有這種曲線，通過/不通過標準，由紅線顯示；AFF最大值大于0.8，并且持續扭矩大于10^7次循環。如果帶字母的圓點表示荷載情況，則：
?(a) 將通過，因為其AFF,max < 0.8，并且循環次數低于10^7。
?(b) 將通過，因為其AFF,max < 0.8。
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