斷裂分析的案例
【CAE案例】基于結(jié)構(gòu)仿真的斷裂力學(xué)分析
圖10 XFEM含缺陷模型建模
（3）損傷模型
在結(jié)構(gòu)仿真軟件中可以通過定義Rousselier，GTN模型，設(shè)置各項(xiàng)材料參數(shù)，從而設(shè)置斷裂分析的不同損傷模型。
圖11 損傷模型
（4）內(nèi)聚力模型（CZM）
結(jié)構(gòu)仿真軟件提供了內(nèi)聚力模型CZM的斷裂分析選項(xiàng)。
圖12 內(nèi)聚力模型
（5）斷裂的操作符
結(jié)構(gòu)仿真軟件提供了CALC_G命令，可以計(jì)算斷裂的能量釋放率G。
圖13 斷裂能量釋放率G
（6）概率性計(jì)算
結(jié)構(gòu)仿真軟件提供了POST_ELEM(WEIBULL)命令，可以計(jì)算斷裂的概率性問題。
圖14 概率性
（7）脆性斷裂：
結(jié)構(gòu)仿真軟件提供了CALC_GP命令，可以計(jì)算脆性斷裂的能量釋放率。
圖15 脆性斷裂
03 結(jié)論
通過在基于結(jié)構(gòu)仿真的SALOME_MECA平臺(tái)中進(jìn)行缺陷模型的斷裂分析，得到的斷裂分析結(jié)果對(duì)部件的現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)應(yīng)用起到積極的指導(dǎo)意義。
格物云CAE
一款國(guó)產(chǎn)可控云端仿真平臺(tái)，結(jié)構(gòu)、流體、水動(dòng)力仿真軟件場(chǎng)景化模塊化，支持多格式網(wǎng)格導(dǎo)入(.med、.inp、.cdb、.cgns等)和高性能并行計(jì)算，降低CAE使用門檻，拓展CAE應(yīng)用范圍，加速工業(yè)企業(yè)研發(fā)制造數(shù)字化轉(zhuǎn)型。平臺(tái)支持云端CAE仿真生成工業(yè)APP，構(gòu)建完全交互式仿真社區(qū)，快速實(shí)現(xiàn)行業(yè)通用經(jīng)驗(yàn)軟件化。
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展開 曲軸的疲勞斷裂分析
系統(tǒng)闡述利用有限元法對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)零部件進(jìn)行疲勞斷裂分析的相關(guān)理論和方法。在此基礎(chǔ)上對(duì)16V240機(jī)車柴油機(jī)曲軸的最危險(xiǎn)曲拐進(jìn)行最大和最小工況下的三維有限元分析,確定裂紋易產(chǎn)生的危險(xiǎn)截面,求解危險(xiǎn)截面處不同深度和形態(tài)的表面橢圓裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子,并擬合關(guān)于橢圓裂紋特征參數(shù)及總體坐標(biāo)下的等效應(yīng)力強(qiáng)度因子的近似表達(dá)式。為預(yù)測(cè)含裂紋曲軸的承載能力、剩余壽命、制定判廢標(biāo)準(zhǔn)等提供相關(guān)的疲勞斷裂參數(shù)。
曲軸的疲勞斷裂分析.pdf
在MARC中分析脆性材料斷裂問題
我用的材料是顆粒增強(qiáng)復(fù)合樹脂，延伸率只有2％，屬于脆性材料
A：我也正在用MARC做斷裂分析,不知道你算的是什么樣的問題,如果是MODE I 斷裂模型的話,我推薦你使用能量法,MARC會(huì)為你算出J積分值的,而且對(duì)于脆性材料,其J積分值正好就是能量釋放率.我做的問題是納米涂層結(jié)構(gòu)在MIXED MODE下的斷裂分析,由于摩擦的存在,J積分可能不再保持其積分路徑無關(guān)性,所以采用直接法來計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度因子的,也就是用應(yīng)力或位移來算SIF.聽說MARC中可以在尖端處采用特異單元來擬出應(yīng)力特異性,但我不會(huì)用,所以只好通過REFINE來細(xì)分尖端區(qū)域(最小單元長(zhǎng)度在10E-3量級(jí)就差不多了(在MODE I下.采用能量法計(jì)算的話,不用細(xì)分尖端點(diǎn)).然后通過應(yīng)力(或位移)結(jié)果求K值,并用外插法來求出尖端點(diǎn)處的K值.隨裂紋成長(zhǎng),K和斷裂長(zhǎng)度的關(guān)系,我用了個(gè)笨辦法.就是預(yù)先知道斷裂擴(kuò)展方向的基礎(chǔ)上,在每個(gè)裂紋長(zhǎng)度下計(jì)算出K值,就可以得出K和a的關(guān)系曲線了.不過很麻煩,我一共建了14個(gè)模型算的,光建模就要花費(fèi)了很多時(shí)間,但結(jié)果還算可以.
我再給你介紹一種方法,供你參考.我研究室有個(gè)老頭,10年前用MARC算過纖維復(fù)合材料的單纖維push-out問題,他在纖維和基體的界面處,用用戶自定義TYING進(jìn)行約束,然后在UFORM子程序中給出TYING拖開的條件(他是通過實(shí)驗(yàn)測(cè)出最大剪應(yīng)力以后,以此應(yīng)力作為拖開基準(zhǔn)的,不過好象不準(zhǔn)),這樣,就可以實(shí)現(xiàn)在加載過程中裂紋自動(dòng)擴(kuò)展.但大前提仍然是事先預(yù)測(cè)好擴(kuò)展方向.我本來想試試,不過我這的MARC好象安裝有問題,子程序的compiler總是不行.
展開 高強(qiáng)度螺栓的斷裂分析
高強(qiáng)度螺栓的斷裂分析
雙懸臂梁斷裂分析（interface delamination） ￥14.9
案例描述：通過在雙懸臂梁的兩個(gè)部件上施加位移，進(jìn)行斷裂分析，梁長(zhǎng)度為100mm，初始裂紋長(zhǎng)度為30mm，一端施加兩個(gè)垂直位移，一個(gè)正位移和一個(gè)負(fù)位移，另一端固定約束。
abaqus 預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕斷裂分析 ￥30
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案例描述：通過在雙懸臂梁的兩個(gè)部件上施加位移，進(jìn)行斷裂分析，梁長(zhǎng)度為100mm，初始裂紋長(zhǎng)度為30mm，一端施加兩個(gè)垂直位移，一個(gè)正位移和一個(gè)負(fù)位移，另一端固定約束。
發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的斷裂失效分析
斷裂失效是指金屬、合金材料、機(jī)械產(chǎn)品的一個(gè)具有有限面積的幾何表面的分離過程。斷裂是發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸在運(yùn)行過程中的主要失效形式，且疲勞斷裂居首位，占失效實(shí)例約60%，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)造成巨大浪費(fèi)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(xiàn)象的重復(fù)發(fā)生，為改進(jìn)設(shè)計(jì)及加工工藝提供依據(jù)，消除隱患確保產(chǎn)品安全可靠等，同時(shí)也是企業(yè)節(jié)能增效的有利途徑。
一、曲軸斷裂簡(jiǎn)介
曲軸作為發(fā)動(dòng)機(jī)核心零件之一，由于加工基準(zhǔn)在曲軸中心孔和主軸頸間經(jīng)常轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生基準(zhǔn)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(diǎn)，是發(fā)動(dòng)機(jī)本體五大件中加工質(zhì)量最難保證的零件。同時(shí)，曲軸又是把燃燒氣體推動(dòng)活塞進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的橋梁，曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是整車或發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力源，因此曲軸的壽命是發(fā)動(dòng)機(jī)考核的關(guān)鍵指標(biāo)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(qiáng)度的薄弱環(huán)節(jié)，長(zhǎng)期的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)和較大的交變負(fù)荷應(yīng)力將造成曲軸圓角處產(chǎn)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(kuò)展，最后斷裂，包括裂紋源、裂紋擴(kuò)展、斷裂三階段。如圖1、圖2所示。
曲軸的斷裂大多是突然發(fā)生，易引起人員的傷亡和機(jī)器的損壞，造成的損失非常巨大，是曲軸生產(chǎn)廠家生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中特別關(guān)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(jī)加工不符合要求
（1）曲軸制造質(zhì)量不好，加工粗糙、材質(zhì)不佳，達(dá)不到設(shè)計(jì)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(dǎo)致斷裂。
（3）冷校直也是曲軸斷裂的一個(gè)原因。因?yàn)樾Ｖ笔撬苄宰冃危瑫?huì)產(chǎn)生微裂紋，大大降低了曲軸的強(qiáng)度，因而在交變載荷的作用下，會(huì)導(dǎo)致曲軸斷裂。
展開 基于黃umat和cohesive實(shí)現(xiàn)疲勞過程中的沿晶斷裂分析------案例九
基于黃umat和cohesive實(shí)現(xiàn)疲勞過程中的沿晶斷裂分析
案例實(shí)操
1，建立包含50個(gè)晶粒的多晶模型，晶界處使用cohesive單元
2，分別對(duì)晶界cohesive單元和晶粒實(shí)體單元進(jìn)行材料屬性賦值
3，X0方向固定，施加X1方向的疲勞載荷
4，指定對(duì)應(yīng)的單元類型
5，提交與后處理材料數(shù)據(jù)
晶粒幾何模型
晶界幾何模型
隨著循環(huán)次數(shù)增加逐漸開裂
變形過程中應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)
某導(dǎo)管沖頭斷裂原因分析及改進(jìn)
圖6 預(yù)鍛型腔
圖7 鍛模布局
生產(chǎn)試制與效果分析
生產(chǎn)試制
按上述方案制作完導(dǎo)管鍛模，按照滾擠拔長(zhǎng)、預(yù)鍛、終鍛、切邊的工藝進(jìn)行生產(chǎn)，鍛造過程中勤吹氧化皮和撒鋸末，模鍛后的飛邊均勻，沒有出現(xiàn)金屬偏心的現(xiàn)象，得到的導(dǎo)管見圖8。批量生產(chǎn)后，產(chǎn)品飛邊全部均勻(圖9)，鍛造過程觀察也沒有出現(xiàn)金屬偏心的現(xiàn)象。工藝改進(jìn)后，累計(jì)生產(chǎn)已過萬件，上模沖頭再?zèng)]有發(fā)生過斷裂。
圖8 導(dǎo)管實(shí)物圖
圖9 導(dǎo)管飛邊均勻性一致
效果分析
⑴有形效果分析。
某導(dǎo)管鍛件工藝改進(jìn)后，上模沖頭再?zèng)]有發(fā)生過斷裂。與之前平均壽命200 件相比，按照年均產(chǎn)量15000 件計(jì)算，每年減少修模75 次，為企業(yè)節(jié)約了數(shù)十萬元的修模成本。
⑵無形效果分析。
導(dǎo)管鍛件工藝改進(jìn)后，上模沖頭再?zèng)]有發(fā)生過斷裂，保證了生產(chǎn)的正常進(jìn)行，保證了訂單的兌現(xiàn)，占領(lǐng)了市場(chǎng)份額，確保了產(chǎn)品的贏利能力。
結(jié)論
⑴經(jīng)生產(chǎn)驗(yàn)證，導(dǎo)管沖頭斷裂原因分析正確、透徹，鍛造工藝方案改進(jìn)可靠、操作性強(qiáng)，并按照改進(jìn)后的鍛造工藝投入了正式生產(chǎn)。
⑵隨著某導(dǎo)管鍛造工藝改進(jìn)的實(shí)施，上模沖頭非正常斷裂的現(xiàn)象得到了徹底的根絕，降低了模具的修理費(fèi)用，生產(chǎn)得以正常進(jìn)行，保證了訂單的兌現(xiàn)，確保了產(chǎn)品的贏利能力，達(dá)到了降本增效的目的。
——來源：《鍛造與沖壓》2021年第7期
展開 汽車鋼板彈簧斷裂問題有限元分析與研究
汽車鋼板彈簧斷裂問題有限元分析與研究
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核電站疏水管道斷裂泄漏原因分析及失效機(jī)理研究
2006年04月25日廣東省科技廳在大亞灣核電基地公關(guān)中心組織召開了“核電站疏水管道斷裂泄漏原因分析及失效機(jī)理研究”科技成果鑒定會(huì)。北京科技大學(xué)陳國(guó)良院士、廣核集團(tuán)高級(jí)顧問徐大懋院士，以及來自核工業(yè)和電力行業(yè)高校、研究、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、試驗(yàn)等單位的9位專家參加了鑒定會(huì)。
鑒定委員會(huì)聽取了項(xiàng)目完成單位的研究總結(jié)等有關(guān)報(bào)告，考察了運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，并對(duì)相關(guān)的技術(shù)資料進(jìn)行了審查和質(zhì)疑。經(jīng)認(rèn)真審議，鑒定委員會(huì)給出如下鑒定意見：該項(xiàng)目通過對(duì)管道不同部位斷裂泄漏特征的分析研究，在國(guó)內(nèi)外首次提出沖蝕和疲勞交互作用的失效模型，指出GSS/AHP疏水管道斷裂泄漏并非應(yīng)力腐蝕或腐蝕疲勞失效、而是一種與沖蝕和疲勞相關(guān)的新的失效模式，并且不合理的管道設(shè)計(jì)加劇了沖蝕和疲勞的交互作用。最后鑒定委員會(huì)專家一致認(rèn)為該科研成果處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，同意通過成果鑒定。
展開 《ANSYS12.0結(jié)構(gòu)分析工程應(yīng)用實(shí)例解析 第3版》
建立復(fù)合材料模型
6.2 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析實(shí)例詳解—復(fù)合材料梁彎曲分析
6.2.1 問題描述
6.2.2 問題分析
6.2.3 求解步驟
6.2.4 命令流
6.3 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析實(shí)例詳解—層合板受壓分析
6.4 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析實(shí)例詳解—長(zhǎng)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料梁熱膨脹分析
第7章 ANSYS 12.0結(jié)構(gòu)疲勞分析及實(shí)例詳解
7.1 結(jié)構(gòu)疲勞分析基本過程
7.2 結(jié)構(gòu)疲勞分析實(shí)例詳解—帶孔板狀構(gòu)件疲勞分析
第8章 ANSYS 12.0結(jié)構(gòu)斷裂分析及實(shí)例詳解
8.1 結(jié)構(gòu)斷裂分析基本過程
8.1.1 概述
8.1.2 結(jié)構(gòu)斷裂分析過程
8.2 結(jié)構(gòu)斷裂分析實(shí)例詳解——二維斷裂問題
8.2.1 問題描述
8.2.2 問題分析
8.2.3 求解步驟
8.2.4 命令流
8.3 結(jié)構(gòu)斷裂分析實(shí)例詳解—具有中心裂紋的板狀試樣三維斷裂分析
第9章ANSYS12.0結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及實(shí)例詳解
9.1結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)基本過程
9.2結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例詳解—桁架優(yōu)化設(shè)計(jì)
9.3拓?fù)鋬?yōu)化實(shí)例詳解—彈性梁的拓?fù)鋬?yōu)化
展開 保姆級(jí)教程|“貌離神合”的海工結(jié)構(gòu)疲勞分析中的S-N曲線和斷裂力學(xué)方法
應(yīng)用S-N曲線方法分析海洋工程結(jié)構(gòu)物的疲勞問題是目前最為常規(guī)的計(jì)算手段和設(shè)計(jì)依據(jù)。然而工程實(shí)踐表明，疲勞破壞案例占到所有結(jié)構(gòu)破壞案例的大多數(shù)，遠(yuǎn)多于屈服和屈曲，這從側(cè)面表明S-N曲線方法可能存在一定缺陷。盡管如此，S-N曲線方法因其直觀且易于工程應(yīng)用的特點(diǎn)，相信今后一段時(shí)期內(nèi)仍然是海洋工程結(jié)構(gòu)物主流的計(jì)算分析方法。
我們也可看到近年來，斷裂力學(xué)方法不斷發(fā)展。筆者對(duì)斷裂力學(xué)方法在工程上的應(yīng)用十分關(guān)注，目前的主要應(yīng)用有：
• 在規(guī)范層面，目前船舶行業(yè)已經(jīng)對(duì)LNG Type B貨艙要求做裂紋擴(kuò)展分析；
• 在海工結(jié)構(gòu)（導(dǎo)管架平臺(tái)）工程應(yīng)用層面，工程臨界分析（ECA）也經(jīng)常得以應(yīng)用來分析“已知”裂紋，以支持維修決策和制定檢驗(yàn)方案等等, DNV-ST-0119中，對(duì)于浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，視斷裂力學(xué)方法為疲勞壽命計(jì)算的方法之一。
目前對(duì)于疲勞分析方法，應(yīng)用S-N曲線和斷裂力學(xué)方法進(jìn)行分析，無論從書本、規(guī)范還是應(yīng)用都似乎分得很開，有“不相往來”的感覺。
筆者認(rèn)為研究學(xué)習(xí)，理解好兩者存在的關(guān)聯(lián)，認(rèn)識(shí)斷裂力學(xué)分析的一些思路和方法對(duì)更好得應(yīng)用S-N曲線方法、一定程度克服其不足很有幫助。本文從工程的角度總結(jié)了一些心得體會(huì)，拋磚引玉，僅供大家參考。
寫在前面
本文的思路是從大家熟悉的S-N曲線方法入手，討論應(yīng)力范圍Δσ的意義并引入應(yīng)力強(qiáng)度因子，建立其與斷裂力學(xué)方法的聯(lián)系。再通過一個(gè)例子，互驗(yàn)斷裂力學(xué)方法和S-N曲線方法的結(jié)果（附Python代碼參考）。主要參考規(guī)范DNV-RP-C203以及BS7910。
展開 脆性斷裂brittle cracking的材料設(shè)置小示例
雖然BRITTLE CRACKING主要用于混凝土的斷裂分析，現(xiàn)在也逐漸應(yīng)用到陶瓷等其他脆性材料的斷裂分析。
2 設(shè)置
除了密度和彈性模量，需要設(shè)置材料的破壞參數(shù)，比如brittle cracking中的brittle failure 和brittle shear
brittle cracking 指定材料的拉伸強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度sigma-u）；
brittle shear 指定材料到達(dá)拉伸強(qiáng)度之后材料軟化的規(guī)律（指數(shù)形式，直線下降等）；
brittle failure 指定材料的斷裂韌性的一個(gè)指標(biāo)，一般在E-5量級(jí)。
3 cae
zhijia.part1.rar
zhijia.part2.rar
4 inp
c.part1.rar
c.part2.rar
5 說明
能模擬 雖然是很多新手熱衷于追求的結(jié)果，但是“能模擬”僅僅是萬里長(zhǎng)征第一步，
是否模擬得準(zhǔn)確（means相對(duì)準(zhǔn)確），與實(shí)驗(yàn)是否相符，那才是終極目的。比如這個(gè)模擬，抗拉強(qiáng)度是我自己假設(shè)的，而且我也假設(shè)材料為純脆性的。
結(jié)果顯示有2處斷裂，與實(shí)驗(yàn)應(yīng)該出入很大。
另外，如果結(jié)果不好，還要注意檢查下網(wǎng)格。斷裂分析是嚴(yán)重非線性問題，網(wǎng)格對(duì)結(jié)果影響很大。這個(gè)模型來自第一個(gè)鏈接的孤立網(wǎng)格，我無法修改網(wǎng)格，
就湊合著用這個(gè)四面體網(wǎng)格算出來的。
6 常見問題之一：
注意要在step---fieldoutput 設(shè)置單元?jiǎng)h除，隱藏失效單元.
7 動(dòng)畫
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