裂紋尖端
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2020-08-03
裂紋尖端的視頻教程
ABAQUS裂紋專題篇--遠(yuǎn)場(chǎng)圍線積分求裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子
對(duì)圍線積分進(jìn)行了介紹，詳細(xì)講解了圍線積分求裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子的步驟。
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ABAQUS中利用圍線積分法輸出裂紋尖端積分值
基于ABAQUS的官方幫助文檔，詳細(xì)講解了ABAQUS中裂紋體的創(chuàng)建方法+裂紋尖端奇異性單元的構(gòu)件方法（多種單元類型計(jì)算精度對(duì)比）+裂尖積分值的輸出設(shè)置
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ABAQUS 裂紋專題篇--XFEM 求裂尖應(yīng)力強(qiáng)度因子
擴(kuò)展有限元求裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子較傳統(tǒng)有限元有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，本課程主要講解兩者不同，以及注意在利用該方法求裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子時(shí)該注意的種種事項(xiàng)
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裂紋尖端的實(shí)例教程
基于ANSYS的裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度
a 裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度KI研究的意義
b 裂紋尖端KI的計(jì)算方法
c 裂紋尖端應(yīng)力奇異性處理
d ANSYS計(jì)算過(guò)程及結(jié)果
1、裂紋尖端斷裂力學(xué)參數(shù)研究意義
v 隨著現(xiàn)代高強(qiáng)材料和大型結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，一些按傳統(tǒng)強(qiáng)度理論和常規(guī)方法設(shè)計(jì)、制造的產(chǎn)品，發(fā)生了不少重大斷裂事故。 v20世紀(jì)50年代，美國(guó)北極星導(dǎo)彈固體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)射時(shí)發(fā)生低應(yīng)力脆斷。 v1965年，英國(guó)某大型合成塔在水壓試驗(yàn)時(shí)斷裂成兩段。 事故調(diào)查發(fā)現(xiàn) →斷裂起源于構(gòu)件中裂紋
va 傳統(tǒng)的強(qiáng)度理論
缺陷：傳統(tǒng)強(qiáng)度理論并沒(méi)有考慮材料中是否有缺陷，對(duì)有缺陷的材料，對(duì)其安全可靠性不能做出正確的判斷。
b v工程中常見的幾種裂紋
K反映了裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)的強(qiáng)弱程度
c K斷裂準(zhǔn)則
為材料的斷裂韌性
(1)確定含裂紋構(gòu)件的臨界載荷。G，a，KIC → Fc
(2) 確定裂紋的極限尺寸。G，F(xiàn)，KIC → a
(3) 確定帶裂紋構(gòu)件的安全性。
2、裂紋尖端KI的計(jì)算方法
解析法
f(a,w,…)為幾何修正系數(shù)
缺陷：適用于幾何簡(jiǎn)單的板類，桿類，梁類構(gòu)件；對(duì)于較復(fù)雜得構(gòu)件，無(wú)法得到正確的解析解 。
結(jié)論：
v驗(yàn)證了1/4節(jié)點(diǎn)處理裂紋尖端奇異性是可以的。 v
在數(shù)值法計(jì)算中，隨著平板尺寸的增大，KI的值逐漸接近于解析值。
展開 之前算過(guò)一個(gè)關(guān)于裂紋擴(kuò)展的問(wèn)題，當(dāng)時(shí)創(chuàng)建裂紋選擇的是contour intergral，后來(lái)又有人咨詢我裂紋尖端J積分的計(jì)算問(wèn)題。我才恍然大悟，其實(shí)圍道積分方法還是適用于計(jì)算裂紋尖端在某時(shí)刻的J積分，至于動(dòng)態(tài)擴(kuò)展問(wèn)題，還是交給XFEM吧（雖然也不太好）。
計(jì)算了幾種情況下的裂紋尖端J積分，包括直裂紋、斜裂紋以及裂紋尖端傾斜等三種情況。
部分試件的應(yīng)力分布及J積分結(jié)果如圖所示：
前幾天有人問(wèn)我ABAQUS做焊點(diǎn)分析，我一看他給我的一片文獻(xiàn)，其實(shí)是用ABAQUS做裂紋擴(kuò)展分析。之前也沒(méi)接觸過(guò)裂紋分析，于是照貓畫虎做了個(gè)算例，但是裂紋沒(méi)有擴(kuò)展。
ABAQUS做裂紋有三種方法：contour integral，擴(kuò)展有限元及VCCT法，這里用了contour integral法。
如圖所示，V形楔形處有一個(gè)預(yù)制裂紋，是采用Interaction模塊的assign seam設(shè)定的，裂紋的擴(kuò)展面及方向是通過(guò)crack來(lái)設(shè)定的，類型為contour integral。材料模型定義了塑性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，彈性參數(shù)、GTN參數(shù)、脆性失效參數(shù)等。模型上的兩個(gè)孔，一個(gè)固支、一個(gè)勻速拉。預(yù)期當(dāng)裂紋尖端的單元變形達(dá)到某一個(gè)值時(shí)將刪除單元。
您看見了就給個(gè)意見唄。
步驟：
建立模型，進(jìn)行適當(dāng)?shù)膒artition
定義材料：分別定義了elastic彈性參數(shù)、plastic真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、GTN模型參數(shù)、脆性失效參數(shù)（包括一個(gè)叫演化參數(shù)）。
定義預(yù)制裂紋、定義裂紋擴(kuò)展面、方向，定義失效單元的generation。
邊界條件，提交job，查看結(jié)果。
結(jié)果：預(yù)期模型在塑性變形不是很大時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂紋擴(kuò)展，但是模型產(chǎn)生了很大塑性變形后仍然沒(méi)有發(fā)生失效。
Mises應(yīng)力場(chǎng)：
x方向正應(yīng)力場(chǎng)
x方向真實(shí)應(yīng)變場(chǎng)
x方向塑性應(yīng)變場(chǎng)
裂紋尖端應(yīng)變的結(jié)果還是挺漂亮的，雖然正確性有待考證，如果裂紋出來(lái)了就完美了，可惜裂紋沒(méi)出來(lái)。
展開 大佬們，如圖xfem中未能定位裂紋尖端怎么解決
如何在裂紋尖端建奇異單元，我只知道在interaction里建crack時(shí)有個(gè)奇異性設(shè)置，里面有提到倒坍單元。可是我選了倒塌單元，然后在mesh中劃分網(wǎng)格時(shí)，只是將邊上結(jié)點(diǎn)從原來(lái)的二分之一移到四分之一。沒(méi)有出現(xiàn)三角形（我用的是八節(jié)點(diǎn)四邊形單元），我該如何做才能讓它顯示為三角形，而結(jié)點(diǎn)數(shù)仍為8.
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裂紋尖端的最新內(nèi)容
它就像作用在裂紋尖端的“廣義力”，決定了裂紋是否擴(kuò)展、以及擴(kuò)展的傾向有多強(qiáng)。材料抵抗裂紋擴(kuò)展的能力，則對(duì)應(yīng)一個(gè)臨界值——斷裂韌性Gc 。
研究進(jìn)一步區(qū)分了三種典型的載荷場(chǎng)景：
單調(diào)加載：一次撕裂，對(duì)應(yīng)材料的極限韌性Gc 。
循環(huán)加載：往復(fù)疲勞，對(duì)應(yīng)更低的“疲勞門檻值Gth ”，決定了材料在長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)載荷下的壽命。
靜態(tài)加載：長(zhǎng)期持載，研究蠕變開裂行為。
其核心假設(shè)是：裂紋尖端是數(shù)學(xué)上的尖點(diǎn)（半徑為零）。
SMART裂紋擴(kuò)展方法自動(dòng)評(píng)估裂紋尖端的斷裂參數(shù)（應(yīng)力強(qiáng)度因子或j積分），并根據(jù)用戶定義的臨界值進(jìn)行檢查。該算法還計(jì)算了滿足裂紋擴(kuò)展準(zhǔn)則時(shí)的裂紋擴(kuò)展角。隨著裂紋的擴(kuò)展，裂紋尖端周圍的網(wǎng)格自適應(yīng)細(xì)化。
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</p><p><br></p><p>在裂紋尖端的一定區(qū)域內(nèi)，包含的可釋放的能量是有限的。
由于裂紋尖端的應(yīng)力集中現(xiàn)象是我們重點(diǎn)觀察的區(qū)域，所以需要?jiǎng)澐指嗟木W(wǎng)格，點(diǎn)擊mesh refine，再點(diǎn)擊mesh refine。這里根據(jù)節(jié)點(diǎn)來(lái)細(xì)分網(wǎng)格，點(diǎn)擊node，再在division中將維度設(shè)置為3，框選裂紋尖端節(jié)點(diǎn)細(xì)分網(wǎng)格。
第一章 引言
工程分析中材料中的裂紋會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)可靠性帶來(lái)很大地影響.歷史上有很多航空航天事故、建筑事故都是由于裂紋引起的斷裂導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效，為了檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)是否能夠一般用于判斷裂紋是否延伸地重要判據(jù)就是應(yīng)力強(qiáng)度因子K ( Stress Intensity Factor,SIF).在具體地工程分析中,評(píng)估含裂紋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,只需要計(jì)算含裂紋結(jié)構(gòu)在要求地工況下地裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子
XFEM 的基本原理
引入富集函數(shù)：在傳統(tǒng)有限元位移模式的基礎(chǔ)上，引入富集函數(shù)來(lái)描述裂紋尖端的奇異場(chǎng)和裂紋面的不連續(xù)性。
單元?jiǎng)澐郑簩⒔Y(jié)構(gòu)劃分為常規(guī)單元和富集單元，富集單元包含裂紋尖端或裂紋面。
求解方程：通過(guò)求解平衡方程，得到結(jié)構(gòu)的位移場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)。
當(dāng)增長(zhǎng)增量小于默認(rèn)網(wǎng)格密度時(shí)，它將覆蓋最小邊長(zhǎng)度以允許在不斷增長(zhǎng)的裂紋尖端周圍形成精細(xì)的網(wǎng)格。它還可以在每個(gè)裂紋尖端周圍設(shè)置更精細(xì)的網(wǎng)格。因此裂紋擴(kuò)展增量越小，網(wǎng)格越細(xì)。
，并于經(jīng)典的塑性模型進(jìn)行了比較，有限元模型和數(shù)值結(jié)果如下圖所示：
此外作者進(jìn)行了廣泛的參數(shù)研究將材料特性、約束和施加的載荷與裂紋尖端前方的距離聯(lián)系起來(lái)，其中應(yīng)變梯度顯著影響應(yīng)力分布，從而確定裂紋尖端損傷建模中應(yīng)包括塑性尺寸效應(yīng)的條件。
XFEM與CFEM的最根本區(qū)別在于, 它所使用的網(wǎng)格與結(jié)構(gòu)內(nèi)部的幾何或物理界面無(wú)關(guān), 從而克服了在諸如裂紋尖端等高應(yīng)力和變形集中區(qū)進(jìn)行高密度網(wǎng)格剖分所帶來(lái)的困難, 模擬裂紋生長(zhǎng)時(shí)也無(wú)需對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行重新剖分.重點(diǎn)介紹XFEM的基本原理、實(shí)施步驟及應(yīng)用實(shí)例等, 并進(jìn)行必要的評(píng)述.
