開裂的案例
ANSYS鋼筋混凝土結構開裂計算介紹
圖20為載荷1500N 時開裂計算得到的Y向位移圖，梁端最大為0.0062m，圖21為不考慮開裂的Y向位移圖，梁端為0.0017m（將抗拉強度設置為無窮大即可不考慮開裂），結果與CivilFEM相同，開裂使得位移增加了很多。
SOLID65單元可以繪圖表示開裂區，圖22、23為載荷1500N和-1500N 時開裂區分布。
3.2．SOLID65開裂動力分析
對第2.2節同樣的問題用SOLID65和BEAM188單元進行動力分析。
圖24 為在動力載荷作用下梁端一點的Y向位移歷程，圖25為同一模型不考慮開裂情況下梁端一點的Y向位移歷程（將抗拉強度設置為無窮大即可不考慮開裂）。
計算結果與前面CivilFEM結果很接近，只是由于考慮了抗拉強度，所以開裂后的峰值位移要稍小一些。
圖26為時間為1秒時開裂分布圖，圖27為開裂狀態，灰色部分沒有開裂，其余為開裂部分，不同顏色代表不同張開度，紅顏色表示完全閉合，籃顏色表示最大張開。
4．結論
鋼筋混凝土開裂分析中，針對不同的結構可采用不同的ANSYS技術，對于梁結構，可以直接用CivilFEM非線性混凝土模塊進行開裂計算，快速而準確。對于不適于梁的結構，可以采用SOLID65單元和BEAM188單元以及耦合方程技術進行任意實體結構的開裂分析。
通過適當的設置，可以保證計算收斂，得到合理的結果。
本文算例比較的結果不僅反映了方法可行，而且說明精度也是足夠的。
懸臂梁由于其特殊性，是屬于開裂計算中比較難以處理的一種結構，這里得到了比較合理的結果，這說明對于其它類型的結構，ANSYS技術同樣是可以處理的。
來源：ANSYS學習與應用
展開 行李廂外板上段偶發開裂原因及應對措施
針對行李廂外板上段量產不穩定，偶發開裂問題，通過分析開裂原因，及Autoform 的相關參數調整模擬，制定了調整拉延筋、穩定壓邊圈間隙的措施。通過以上措施，使穩定生產的批量數由100 件出現開裂，提升至400 件不開裂。該方案可以為解決量產偶發開裂提供參考意義。
行李廂外板上段，是三廂車的行李廂外板組件之一(圖1)。由于其造型原因，為避免滑移線等，沖壓方向設置如圖2 所示，導致牌照側的拉延深度大(170mm)。深拉延在拉深過程中容易因各區域受力不均勻，導致材料流動異常，從而產生開裂缺陷。某車型實際生產100 至200 件，出現了偶發開裂(圖3)，需要不斷通過實例積累經驗和反復驗證，才能找到有效的方法。
本文針對某車型行李廂外板上段量產偶發開裂問題，提出拉延筋參數管控及壓邊圈間隙調整方案，解決量產偶發開裂問題，同時建議在前期導入Autoform穩健分析，預防量產開裂問題，為其他行李廂外板開裂問題的解決提供借鑒和經驗。
行李廂外板上段開裂的原因
圖1 行李廂外板
圖2 行李廂沖壓方向
圖3 行李廂外板開裂
表1 調整拔模角、入模R 角相應的參數
從影響拉延件成形開裂的各方面原因入手，結合該制件的特點分析開裂產生的原因及提出解決問題的途徑。
成形開裂的常見原因分析
影響成形開裂的原因很多，根據實際現場可能出現的原因，主要歸納為以下6 個方面的原因：拉延深度大，導致流料不足，制件減薄超過成形極限；工藝補充，拔模角、入模R 角等過小，導致材料流動不足；拉延筋阻力過大，導致材料流動不足；頂桿壓力不穩定，波動過大；模具研合率未達標，模具間隙不均導致材料流動異常；材料成形性能。
展開 注塑制品開裂的原因分析
注塑制品開裂的原因分析
開裂，包括制件表面絲狀裂紋、微裂、頂白、開裂及因制件粘模、流道粘模而造成或創傷危機，按開裂時間分脫模開裂和應用開裂。主要有以下幾個方面的原因造成：
1．加工方面：
（1）加工壓力過大、速度過快、充料愈多、注射、保壓時間過長，都會造成內應力過大而開裂。
（2）調節開模速度與壓力防止快速強拉制件造成脫模開裂。
（3）適當調高模具溫度，使制件易于脫模，適當調低料溫防止分解。
（4）預防由于熔接痕，塑料降解造成機械強度變低而出現開裂。
（5）適當使用脫模劑，注意經常消除模面附著的氣霧等物質。
（6）制件殘余應力，可通過在成型后立即進行退火熱處理來消除內應力而減少裂紋的生成。
2．模具方面:
（1）頂出要平衡，如頂桿數量、截面積要足夠，脫模斜度要足夠，型腔面要有足夠光滑，這樣才防止由于外力導致頂出殘余應力集中而開裂。
（2）制件結構不能太薄，過渡部份應盡量采用圓弧過渡，避免尖角、倒角造成應力集中。
（3）盡量少用金屬嵌件，以防止嵌件與制件收縮率不同造成內應力加大。
（4）對深底制件應設置適當的脫模進氣孔道，防止形成真空負壓。
（5）主流道足夠大使澆口料未來得及固化時脫模，這樣易于脫模。
（6）主流道襯套與噴嘴接合應當防止冷硬料的拖拉而使制件粘在定模上。
3．材料方面：
（1）再生料含量太高，造成制件強度過低。
（2）濕度過大，造成一些塑料與水汽發生化學反應，降低強度而出現頂出開裂。
（3）材料本身不適宜正在加工的環境或質量欠佳，受到污染都會造成開裂。
展開 為什么塑料品會開裂，原因你知道嗎？
開裂，包括制件表面絲狀裂紋、微裂、頂白、開裂及因制件粘模、流道粘模而造成或創傷危機，按開裂時間分脫模開裂和應用開裂。
主要有以下幾個方面的原因造成：
加工方面
加工壓力過大、速度過快、充料愈多、注射、保壓時間過長，都會造成內應力過大而開裂。
調節開模速度與壓力防止快速強拉制件造成脫模開裂。
適當調高模具溫度，使制件易于脫模，適當調低料溫防止分解。
預防由于熔接痕，塑料降解造成機械強度變低而出現開裂。
適當使用脫模劑，注意經常消除模面附著的氣霧等物質。
制件殘余應力，可通過在成型后立即進行退火熱處理來消除內應力而減少裂紋的生成。
模具方面
頂出要平衡，如頂桿數量、截面積要足夠，脫模斜度要足夠，型腔面要有足夠光滑，這樣才防止由于外力導致頂出殘余應力集中而開裂。
制件結構不能太薄，過渡部份應盡量采用圓弧過渡，避免尖角、倒角造成應力集中。
盡量少用金屬嵌件，以防止嵌件與制件收縮率不同造成內應力加大。
對深底制件應設置適當的脫模進氣孔道，防止形成真空負壓。
主流道足夠大使澆口料未來得及固化時脫模，這樣易于脫模。
主流道襯套與噴嘴接合應當防止冷硬料的拖拉而使制件粘在定模上。
材料方面
再生料含量太高，造成制件強度過低。
濕度過大，造成一些塑料與水汽發生化學反應，降低強度而出現頂出開裂。
材料本身不適宜正在加工的環境或質量欠佳，受到污染都會造成開裂。
機臺方面
注塑機塑化容量要適當，過小塑化不充分未能完全混合而變脆，過大時會降解。
展開 
注塑制品開裂不用再煩惱了，現在就告訴你原因！
開裂，包括制件表面絲狀裂紋、微裂、頂白、開裂及因制件粘模、流道粘模而造成或創傷危機，按開裂時間分脫模開裂和應用開裂。主要有以下幾個方面的原因造成：
1．加工方面：
（1）加工壓力過大、速度過快、充料愈多、注射、保壓時間過長，都會造成內應力過大而開裂。
（2）調節開模速度與壓力防止快速強拉制件造成脫模開裂。
（3）適當調高模具溫度，使制件易于脫模，適當調低料溫防止分解。
（4）預防由于熔接痕，塑料降解造成機械強度變低而出現開裂。
（5）適當使用脫模劑，注意經常消除模面附著的氣霧等物質。
（6）制件殘余應力，可通過在成型后立即進行退火熱處理來消除內應力而減少裂紋的生成。
2．模具方面:
（1）頂出要平衡，如頂桿數量、截面積要足夠，脫模斜度要足夠，型腔面要有足夠光滑，這樣才防止由于外力導致頂出殘余應力集中而開裂。
（2）制件結構不能太薄，過渡部份應盡量采用圓弧過渡，避免尖角、倒角造成應力集中。
（3）盡量少用金屬嵌件，以防止嵌件與制件收縮率不同造成內應力加大。
（4）對深底制件應設置適當的脫模進氣孔道，防止形成真空負壓。
（5）主流道足夠大使澆口料未來得及固化時脫模，這樣易于脫模。
（6）主流道襯套與噴嘴接合應當防止冷硬料的拖拉而使制件粘在定模上。
3．材料方面：
（1）再生料含量太高，造成制件強度過低。
（2）濕度過大，造成一些塑料與水汽發生化學反應，降低強度而出現頂出開裂。
（3）材料本身不適宜正在加工的環境或質量欠佳，受到污染都會造成開裂。
4．機臺方面：
注塑機塑化容量要適當，過小塑化不充分未能完全混合而變脆，過大時會降解。
展開 ANSYS鋼筋混凝土結構開裂計算介紹 附ANSYS土木工程應用實例下載
3.2．SOLID65開裂動力分析
對第2.2節同樣的問題用SOLID65和BEAM188單元進行動力分析。
圖24 為在動力載荷作用下梁端一點的Y向位移歷程，圖25為同一模型不考慮開裂情況下梁端一點的Y向位移歷程（將抗拉強度設置為無窮大即可不考慮開裂）。
計算結果與前面CivilFEM結果很接近，只是由于考慮了抗拉強度，所以開裂后的峰值位移要稍小一些。
圖26為時間為1秒時開裂分布圖，圖27為開裂狀態，灰色部分沒有開裂，其余為開裂部分，不同顏色代表不同張開度，紅顏色表示完全閉合，籃顏色表示最大張開。
4．結論
鋼筋混凝土開裂分析中，針對不同的結構可采用不同的ANSYS技術，對于梁結構，可以直接用CivilFEM非線性混凝土模塊進行開裂計算，快速而準確。對于不適于梁的結構，可以采用SOLID65單元和BEAM188單元以及耦合方程技術進行任意實體結構的開裂分析。
通過適當的設置，可以保證計算收斂，得到合理的結果。
本文算例比較的結果不僅反映了方法可行，而且說明精度也是足夠的。
展開 【CAE案例】應力腐蝕開裂（SCC）的有限元仿真
01
研究背景
應力腐蝕開裂是指金屬在氧化腐蝕和應力的共同作用下導致晶體結構變化從而引起的開裂現象。
核電廠一回路中的金屬器件會受到放射性輻照，輻照損傷導致的晶體結構變化使應力腐蝕開裂現象更容易發生。
圖1 晶間應力腐蝕開裂的電鏡掃描顯示結果
基于晶體微觀結構的建模和斷裂力學有限元仿真可以對應力腐蝕開裂的過程進行可視化的模擬。利用有限元仿真，可以進一步提高我們對應力腐蝕開裂的理解，并且通過有限元仿真的方式可以對應力腐蝕開裂的產生進行相應的預測，為核電廠一回路的金屬元器件正常運行提供相應的保障。
本案例基于有限元斷裂力學仿真，對應力腐蝕開裂的生成過程進行相應的仿真。
02
仿真方案
在晶體微觀結構建模上，本案例利用10節點四面體單元對晶粒結構進行相應建模，模擬實際的晶體結構。如下圖所示，整個正方體結構代表研究樣品的一個微小樣本，每個彩色的不規則結構代表一個晶粒。整個所研究的材料樣本的有限元網格中包含172個晶粒、52000個節點，35000個10節點四面體單元。平均每個晶粒中包含210個單元。
展開 沖壓模具熱處理變形和開裂怎么辦？
影響沖壓模具變形與開裂的原因是多方面的，主要與原始組織、鋼材的化學成分、零件的結構形狀及截面尺寸、熱處理工藝等因素有關。開裂往往是可以預防的，但是熱處理變形總是難以避免的。
在實踐中，截面尺寸的差異、沖壓模具零件的結構形狀、熱處理(加熱—保溫—冷卻)過程中因加熱與冷卻的速率不同，在熱應力、組織應力及相變體積變化的綜合作用下，引起零件體積膨脹或收縮，從而使尺寸與形狀發生偏差、變形，甚至造成開裂。
預備熱處理
對于共析鋼的沖壓模具鍛件，應先進行正火處理，然后進行球化退火，以消除鍛件內網狀二次滲碳體，細化晶粒，消除內應力，并為后續(或最終)熱處理作好組織準備。沖壓凹模零件淬火前，應先進行低溫回火(穩定化處理)。對一些形狀較為復雜、精度要求高的凹模，在粗加工后精加工前，應先進行調質處理，以減少淬火變形，盡量避免開裂傾向，并為最終熱處理作好組織準備。
優化淬火、回火處理工藝
1.回火處理的控制
模具零件從冷卻劑中取出后，不宜在空氣中停留較長時間，應及時放入回火爐中進行回火處理。回火處理時，應避免低溫回火脆性和高溫回火脆性。對于一些精度要求的模具零件，淬火后采用多次回火處理，以消除內應力，減小變形，避免開裂傾向。
2.淬火零件的防護
淬火、回火處理是影響沖壓模具零件熱處理變形或開裂的重要環節。對于淬火重要的模具零件(如凸模、凹模)易發生變形或開裂的部位，應采取有效的防護措施，力求使零件的形狀與截面對稱，內應力均衡。常用的防護方法如下：a.捆包法;b.填充法;c.堵塞法。
3.加熱溫度的確定
淬火加熱溫度過高，使得奧氏體晶粒粗大，且會造成氧化、脫碳現象，零件變形與開裂的傾向增大。在規定的加熱溫度范圍內，淬火加熱溫度偏低則會造成零件內孔收縮，孔徑尺寸變小。
展開 低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜料抗開裂性能的研究
3、結論
（1）加人抗開裂阻燃協同劑后，斷裂伸長率由 124％提高至168％，拉伸強度變化率為一巳0％·
（2）加人抗開裂阻燃協同劑后，極限氧指數有所上升，由37，8％提高至4L 7％。
（3）加人抗開裂阻燃協同劑后，抗開裂效果明顯，全部符合測試要求。
模具熱處理變形與開裂的預防措施
變形與開裂是模具熱處理中的兩大難題，其產生的原因是復雜的，但是只要掌握其規律，對其進行認真的分析和研究，對癥下藥，模具的變形是可以減少，且其開裂也是可以控制的。
PE注塑開裂的原因分析及解決辦法？
要分析零件開裂的原因和解決辦法，我們需要從四個角度出發：
溫度（模溫和料溫）
注塑的壓力
材料流動
零件的冷卻
其次，PE注塑開裂的位置也是由不同原因導致的：
當開裂產生在材料流動的方向
開裂的原因是材料分子的方向、排列。換句話說，PE這類長鏈兒的
聚合物
在注入這個模具時太過排列整齊了。所以，我們需要把這些聚合物打散。
可以采用的解決辦法是
（1）. 改變注入材料的速率（提高或降低）
（2）. 提高模溫來降低冷卻的速率
當開裂產生在材料內部（不在表面）
這個是PE等透明材料注塑的普遍問題，我們經常能在PE零件臨近斷裂時發現它內部產生裂痕。產生的原因通常是，在注塑過程中腔體中的壓力不適（過高或過低），使材料內部產生額外的壓力。
可以采用的解決辦法就是，調整注塑模具（腔體）中的壓力。
當開裂產生在尖端（有角兒的地方）
開裂的原因是PE材料過高的硬度導致的材料收縮。
可以采用的解決辦法是
（1）. 通過在模具中注入更多的材料來提高腔體內的壓力
（2）. 減少冷卻時間，更早地推出零件，以避免多余的收縮現象產生
當開裂產生在表面（細小的縫隙，多產生在零件完成的幾天，幾個月，幾年之后）
開裂的原因是零件表面的材料，分子的方向和排列。塑料零件的材料表面都會有壓力存在，隨著日曬，氧化以及其它不可避免的化學反應的發生，表面材料的力度會降低，于是內部的壓力將表面材料撕裂，產生了表面的開裂。
展開 
用案例說話，沖壓開裂這樣解決！
都是我創作的動力，期待你的加入
鋼板沖壓過程中，最常見的問題就是沖壓開裂了。其中原因復雜，可能是材質選取不當或性能波動太大，可能是沖壓工藝不當，也可能是模具問題等。
今天通過一個沖壓開裂的案例分析，來初步探討下沖壓開裂的原因。
1. 問題描述：
零件材質：HC340/590DP；
料厚：1.6mm；
原材料生產穩定，有一定的廢品率。后為了降本，換了另外一個鋼廠的材料，廢品率大大增加。零件局部區域出現開裂。如下圖。
2. 原因分析：
最可能的原因就是材料替換，材料性能差異。不同廠家同牌號的材料以及同一廠家不同批次的材料，其性能都會有波動。觀察開裂區域，都是處在產品成形深度較深、立壁角度較立、產品上下圓角較小的成形風險較大的區域。產品本身的成形安全系數就較低。現場生產條件、模具狀態及材料的波動都會造成制件的開裂。
3. 原因確認：
制件開裂產生的原因是多種多樣的，我們需有針對性的對原因進行排查、確認。現場可以在相同的成形狀態下，切換成原來的板料進行沖壓。如果開裂能解決，那就基本確認是材料性能波動引起的開裂。
4. 解決方案：
從圖片來看，制件的開裂很小，可判斷是制件成形結束最后幾毫米才出現的開裂。從而可斷定，材料切換引起的開裂問題能夠解決。如果不切換材料，解決方案主要是優化模具和沖壓條件。
(1) 降低成形的壓料力或是壓邊力。
(2) 外面有拉延筋時，考慮將拉延筋圓角做大，降低進料阻力。
(3) 對凸凹模表面進行推光處理，并根據后面的生產狀態定期維護、清潔。
(4) 產品都有一定公差，在不影響制件搭接的情況下，可適當放大模具的上下圓角。不確定搭接狀態時，可以向客戶提產品更改申請確認。
展開 《Engineering Failure Analysis》：混凝土保護層銹脹開裂細觀力學模擬
圖1 不同保護層厚度下的鋼筋混凝土細觀模型
不同保護層厚度下混凝土保護層的開裂模式如圖2所示，其中（a）~（d）為各細觀模型對應的混凝土宏觀模型，可以看出宏觀和細觀模型的開裂形態差別很大，宏觀模型下保護層的銹脹裂縫（損傷）呈現出連續的區域性分布，而在細觀模型下由于骨料的阻礙作用和界面區的薄弱性，銹脹裂縫呈現分散的形態，而且分布裂縫長度也較宏觀模型要長。
圖2 混凝土保護層宏觀模型和細觀模型銹脹開裂形態對比
作者對每組保護層厚度的鋼筋混凝土試件建立了8個不同骨料分布的數值模型，計算所得鋼筋邊界銹脹力-徑向位移曲線如圖3所示，可以看出在同保護層厚度不同骨料分布下曲線存在差異，這表明骨料分布對保護層銹脹開裂力學反應有影響。
圖3 各保護層厚度不同骨料分布下的銹脹力-徑向壓力曲線
角部鋼筋的保護層銹脹開裂模擬結果如圖4所示，可以看出，角部鋼筋處保護層的開裂形態與中部鋼筋有明顯不同，出現了混凝土角狀脫落的現象，相較于中部鋼筋情形更加危險。
圖4 角部鋼筋混凝土保護層開裂形態
原始文獻：Du X, Jin L. Meso-scale numerical investigation on cracking of cover concrete induced by corrosion of reinforcing steel [J]. Engineering Failure Analysis, 2014, 39: 21-33.
展開 某SUV車型工裝樣車擺臂結構開裂問題優化分析
本文針對某款SUV車型工裝樣車襄陽試驗場可靠性道路試驗擺臂結構開裂問題，首先根據多體動力學模型輸出的擺臂在各個極限工況下的受力情況對開裂擺臂進行強度和疲勞分析，使問題再現；在此基礎上應用HyperMorph和HyperStudy優化模塊對需要優化的幾何結構進行優化，找到最佳的基于強度的優化幾何尺寸，快速有效的解決工程驗證中出現的實際問題。
1 開裂問題描述
某SUV車型工裝樣車襄陽可靠性道路試驗中，出現擺臂下蓋板焊縫處出現開裂，如圖1所示。開裂區域滿足材料要求、焊接質量要求，初步診斷為下蓋板結構尺寸不到位，在某一極限工況下引起焊縫處應力集中，導致疲勞耐久問題引起的開裂。為了快速有效的解決這一工程實際中的開裂問題，首先應用多體動力學模型進行極限工況的仿真，輸出各極限工況下擺臂三個接附點的受力情況，根據擺臂的受力情況對擺臂進行強度分析、焊縫疲勞分析、剛度分析，確定引起開裂的工況以及原因，使工程實際問題在CAE仿真中再現，由于后期出現的問題涉及到開模、時間周期等問題，最后決定通過優化下蓋板與上蓋板的連接尺寸進行開裂問題優化，應用HyperMorph和HyperStudy模塊對下蓋板進行基于擺臂的強度、剛度為目標的優化，最后對優化后的下蓋板工程數據進行強度、剛度、疲勞的驗證分析，快速有效的解決了這一開裂問題。
2 整車多體動力學分析
本次分析多體動力學模型包括前懸架系統、動力總成系統、轉向系統、穩定桿、后懸架系統以及車體，其中車體為剛體，動力總成簡化為具有轉動慣量的集中質量，懸架系統彈簧、襯套以及緩沖塊的剛度以及阻尼都是實際樣車測得的數據。根據樣車襄陽實際道路可靠性試驗情況輸出擺臂典型的三個極限工況下的載荷，極限工況主要有顛簸工況、轉彎工況、制動工況，各個極限工況的載荷見表1。
展開 ABS注塑件總是應力開裂？
帶有較大殘余應力的制件經常會在不大的外力或溶劑作用下脆化開裂,即應力開裂。
應力開裂是注塑件常出現的質量問題之一,尤其是在氣候溫差變化較大的北方地區,應力開裂現象更為突出。裂紋多出現在制件的澆口、棱邊、熔接痕等應力較集中的部位。
另外,由于應力的作用,制件還常出現變形、翹曲、扭曲等缺陷。內應力從成型工藝上采取相應的措施,一般都可以使之降低到較低的限度。外應力往往容易被人們忽略,以致于把注塑件的開裂完全歸結于成型過程中產生的應力,使質量問題無法從根本上得到解決。
2、影響ABS注塑件應力的因素分析
影響ABS注塑件應力的因素主要有樹脂的質量、成型條件、制件和模具設計的合理性、制件的使用環境和過程等。樹脂的質量對制件的應力影響很大。揮發物多,分子量分布寬,制件應力就大。
成型條件的影響因素主要有材料中的水分、料筒溫度、注塑壓力、保壓時間、模具溫度等。ABS樹脂成型前必須干燥,干燥程度越高,對降低內應力越明顯。提高料筒溫度,可以降低熔體粘度,有利于解除分子取向,降低應力,但過高的料筒溫度易使樹脂分解,反而增大了制件應力,所以料筒溫度應適宜。
提高注塑壓力或延長保壓時間,會增加分子取向應力,但有利于降低收縮應力。模具溫度提高會降低應力,但會使成型周期延長,增加了樹脂分解的可能。
制件和模具結構主要包括制件厚度、轉角過渡、進料方式等。如澆口位置、冷卻管道的位置會對制件的成型質量有較大影響。增加制件壁厚會降低分子取向應力,但使收縮應力增加。制件轉角處用圓弧過渡,可避免應力集中。
制件的使用環境主要包括受力情況、是否接觸溶劑等。制件裝配中與金屬組合,應控制裝配扭矩,過大的扭矩易使ABS注塑件在組合處產生較大應力。易使ABS注塑件應力開裂的溶劑或溶劑氣體環境應避免接觸。
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