裂縫擴展
關注創建者：臻元咨詢 創建時間：2020-08-06
裂縫擴展的視頻教程
ABAQUS模擬混凝土水化熱溫度場、熱應力裂縫擴展（XFEM）
ABAQUS模擬混凝土溫度場（含HETVAL子程序模擬水化熱溫度場）、溫度應力、溫度損傷演化和溫度裂縫擴展（XFEM）；相應模型和代碼源文件可在附件下載，其中cae版本為Abaqus 2020，較低的版本可運行該cae模型的jnl和inp文件，怎么運行后面視頻中也會講解。 課程每周都會持續更新，to be continued！
￥200 10小時5分鐘 46469播放
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應用XFEM模擬三點彎曲梁裂縫擴展
本課程主要講解應用XFEM模擬三點彎曲梁裂縫擴展過程，其中包括建模、參數設置、邊界條件設置、網格劃分、后處理等相關內容，并加上經驗之談，最后與試驗結果進行了對比，結果吻合較好，希望讀者觀看之后能有所收獲！！
￥80 25分鐘 905播放
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ABAQUS-高速剪切載荷下的動態裂紋擴展（XFEM）
本案例基于ABAQUS/Standard，采用 Dynamic，Implicit方法模擬了帶裂縫板在高速剪切在合作和用下的裂縫擴展過程。板長6mm，寬3mm，厚0.1mm，預制裂縫1.5mm，裂縫一邊材料受到2.5m/s的速度載荷，產生剪切作用。材料定義了最大主應力損傷初始準則，以及基于能量的損傷演化模型，裂縫在剪切作用下擴展，輸出應力應變，裂縫擴展云圖。
￥15 23分鐘 199播放
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裂縫擴展的實例教程
有限元模擬裂縫通常采用分離裂紋模型、分布裂縫模型和內嵌裂縫單元模型。分離裂縫模型需預設裂縫擴展路徑或不斷調整網格；分布裂縫模型有應力鎖死問題；內嵌裂縫單元模型單元間不協調。
擴展有限元法（XFEM: eXtend Finite Element method）是一種新的數值方法，裂縫擴展過程模擬中，無需預設開裂路徑和調整網格。
附件是我收集的幾篇有關論文，其中有基于ABAQUS平臺進行的裂縫分析，有興趣的可以研究一下，有什么進展希望能夠共享 。
擴展有限元法1.rar
擴展有限元法2.rar
展開 RFPA比較適用于脆性巖石的壓裂或者破壞，模擬出來的效果也比較好，但是應用在煤的壓裂時，形成的裂縫很寬，并不能很好的反映壓裂效果。我目前借助使用比較多的COMSOL with Matlab平臺，初步實現了實驗室和現場中裂隙煤體中復雜裂縫擴展的模擬。模型中很大的問題，也是收斂問題，主要的參數與方程來自與公開發表的文獻。該模型使用的主要方程是線彈性軟化損傷方程與裂隙本構方程。水力裂縫與天然裂縫之間的相互作用，是模型的難點。comsol中的裂隙流模塊，可以實現裂隙中水流動。在5.6之前的版本中，固體力學模塊中有彈性薄層接口，這個接口可以自定義裂隙的本構方程。基于裂隙的本構模型，可以獲得裂隙表面的法向應力與剪切應力，從而實現裂隙的閉合與張開，具體方程可以參考Qinghua Lei在IJRMMS上發表的論文。使用零厚度的線段或者平面來代替裂隙，煤巖的損傷主要發生在基質中，天然裂隙或其他節理不會出現損傷。使用矩形或者很薄的長方體表征裂隙，可以設置裂隙的強度參數和根據破壞準則判斷破壞類型。不過，使用成百上千的矩形或者長方體的話，網格單元數量比較多，對計算機配置有較高的要求。COMSOL中比較容易生成離散裂隙網絡（DFN)，模型計算量會小一些。
下面幾幅圖是實驗室、現場水力壓裂裂縫擴展的效果展示圖。
Qinghua Lei的文獻題目：
Modelling fluid injection-induced fracture activation, damage growth, seismicity occurrence and connectivity change in naturally fractured rocks
展開 請問各路大神，ABAQUS中用CDP模型做XEFM能宏觀顯示出裂縫擴展的動態過程嗎
水力壓裂裂縫三維擴展ABAQUS數值模擬研究
在2D或者3D有限單元間批量插入0厚度“cohesive Element”單元，模擬裂縫的擴展：
實例提供：
http://forum.simwe.com/thread-1253768-1-1.html
http://forum.simwe.com/thread-1258069-1-1.html
裂縫擴展的相關專題、標簽、搜索
裂縫擴展的最新內容
6.2 混凝土結構裂縫擴展
在L型板、雙邊缺口試件等經典benchmark問題中，改進模型準確預測了：
裂紋從缺口萌生的位置拉-剪混合模式下的裂紋偏轉峰值荷載后的軟化行為
特別地，模型成功捕捉了DEN試件中法向荷載由拉轉壓的復雜過程，這是檢驗拉壓不對稱處理能力的嚴苛測試。
模型完整再現了結構從微損傷萌生、宏觀裂縫擴展直至最終失穩潰壩的全過程損傷演化，并特別計入了壩體損傷后庫水壓力的持續作用機制。研究結果表明：壩頂區域為結構最薄弱部位，損傷破壞易在此處萌生并發展。爆炸當量與爆炸深度的變化均顯著影響壩體損傷程度，其中在相同爆炸當量下，增大爆炸深度可顯著減輕拱壩的損傷。拱壩在水下爆炸作用下的破壞過程可分為三個階段：i）初始損傷階段；ii）損傷發展階段；iii）潰壩階段。
采用cohesive單元全局插入模擬裂縫擴展。儲層物性參數：彈性模量30GPa，泊松比0.25，流體比重980N/m^3，滲透系數1e-7m/s，孔隙比0.1。
該模型能夠真實反映骨料隨機分布特征及ITZ對裂縫萌生與擴展的影響，為準確模擬混凝土損傷演化過程、預測宏觀力學性能提供理論基礎，對提升混凝土結構耐久性與安全性具有重要意義。本案例介紹在ABAQUS內建立多邊形骨料、界面過渡區（ITZ）、水泥砂漿基體多相材料混凝土細觀有限元模型。
混凝土細觀模型在有限元分析中突破傳統均質假設，通過精確模擬骨料、水泥漿體及界面過渡區的多相結構，精準預測微裂縫萌生、擴展與貫通過程。它顯著提升數值模擬精度，揭示損傷演化機制，為混凝土性能預測、結構優化設計提供科學依據，實現微觀結構到宏觀性能的精準關聯，有效支撐混凝土工程的可靠評估與創新設計。
模型完整再現了結構從微損傷萌生、宏觀裂縫擴展直至最終失穩潰壩的全過程損傷演化，并特別計入了壩體損傷后庫水壓力的持續作用機制。研究結果表明：壩頂區域為結構最薄弱部位，損傷破壞易在此處萌生并發展。爆炸當量與爆炸深度的變化均顯著影響壩體損傷程度，其中在相同爆炸當量下，增大爆炸深度可顯著減輕拱壩的損傷。
在混凝土細觀研究中，基于掃描數據的三維重建技術可精準還原混凝土中骨料、砂漿的分布及微觀結構特征，結合數字圖像處理與數值模擬方法，能夠量化分析材料非均質性對力學性能、裂縫擴展路徑及破壞模式的影響機制。
圖4 應力云圖
6、 結論與拓展應用?
（1） 結論?
擴展有限元法（XFEM）能夠有效地模擬纖維混凝土的裂縫擴展過程和力學行為，清晰地揭示纖維在抑制裂縫擴展和改善混凝土力學性能方面的作用機制。纖維的參數（摻量、長度、直徑等）和混凝土的材料性能對纖維混凝土的裂縫擴展和力學性能有著顯著影響，在實際工程和材料設計中需合理選擇這些參數。?
PDM軟化規律的形式由材料裂縫萌生和擴展背后的物理機制決定，并影響初始損傷后的結構承載能力。
連接結構是復合材料應用的薄弱環節，其失效涉及復雜損傷機制。對于復合材料螺栓連接結構，開發三維漸進損傷模型模擬多搭接結構的失效，預測的基體失效、分層擴展失效模式可以與實驗對應。
，因此，需要考慮拉伸和剪切強度變化，建立相場驅動方程，從而實現多分支裂縫擴展形態；</p><p>（3）進一步，可以分析各類因素的綜合影響，包括：天然裂縫、地應力、紋層以及多簇裂縫應力干擾作用等。
