ABAQUS低周疲勞的案例
abaqus低周疲勞開裂相關概念（適合新手）
一次加載達到一定數值后，若直接算出來的G≥Gc時，構件發生開裂，若直接算出來的G小于Gc時，雖然不會直接開裂，但是會隨著疲勞關系慢慢發展開裂，但并不是加載多小都能開裂，算出來的G值必須大于Gc的0.01倍，小于Gc的0.85倍。
當加載進入0.01Gc至0.85Gc區間（Gthresh≤G≤Gpl）時，△G單次循環加載下最大G值與最小G值得差值，C1、C2是材料常數，在一次循環后abaqus計算出△G，由此可以計算出N，即可知道多少次能開裂，開裂后裂縫增長的速率隨著次數的是多快即為C3△GC4，C1、C2、C3、C4均為給定的材料常數。
ABAQUS低周循環疲勞LCF模擬三維疲勞裂紋擴展一些經驗 ￥2.6
ABAQUS中的LCF(LOW CYCLE FATIGUE功能結合XFEM和PARIS法則可以模擬裂紋的疲勞擴展，計算裂紋每前進一步所需要的循環次數。下面給出了具體的C3、C4與Paris參數的計算過程，和自己看論文等的一些總結與經驗，關于step的一些調整等，后面做了一個三維平板的案列，案例參考文獻中的參數，結果與文獻中較為符合，參考文獻和CAE也給出。
abaqus低周疲勞荷載學習筆記
low cycle fatigue1.zip
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abaqus低周疲勞裂紋擴展仿真案例講解 ￥50
abaqus低周疲勞裂紋擴展仿真案例講解
基于ABAQUS和FE-SAFE的低周疲勞仿真 附MicromechanicsPlugin下載
1、綜述
機器、車輛和結構的零部件經常會承受重復載荷的作用，由此產生的循環應力可導致相關材料發生微觀物理損傷，微觀損傷在連續的循環載荷作用下累積，直至發展成裂紋或其他宏觀損傷，這個過程稱為疲勞。疲勞分為高周疲勞和低周疲勞，一般將失效循環數小于次循環的疲勞稱為低周疲勞，將失效循環數大于此次數的疲勞稱為高州疲勞。低周疲勞一般采用基于應變的疲勞算法。
2、基于應變疲勞分析算法
穩定循環應力-應變遲滯曲線如下圖，一般用Ramberg-Osgood方程表示，
（1）
其中，為彈性模量，為循環硬化系數，為循環應變硬化指數
圖1 穩定的應力-應遲滯回曲線
應變-壽命曲線是在介于兩個極限應變之間的完全反向（R=-1）循環載荷條件下的疲勞試驗得到的，同時還需進行應力測量，試驗設備如圖2。彈性應變、塑性應變和總應變與疲勞壽命的關系如圖3，數學表達式如式（2），
（2）
其中為疲勞強度系數，為疲勞強度指數，為疲勞延展性系數，為疲勞延展指數
圖2 疲勞測試設備
圖3 彈性應變、塑性應變和總應變與壽命的關系曲線
Brown-Miller 方程廣泛運用于延展性金屬多軸疲勞計算中，損傷最大位置發生在最大剪應力所在的平面，同時能考慮剪應力和正應力的影響，如圖4所示。
（3）
其中，為最大剪應變，為正應力，為平均應力
圖4 Brown-Miller 算法示意
3 、有限元仿真
3.1 材料模型
硬化模型對疲勞仿真精度至關重要。
展開 高周疲勞與低周疲勞
低周和高周疲勞的區分
根據產生裂紋所需的載荷循環次數，人們習慣將疲勞分為低周疲勞
和高周疲勞。兩者之間的界限并不明確，但通常以
1~
10萬次循環作為區分的依據。
在高周疲勞情況下，應力足夠低，因此應力-應變關系可以被認為是
線
彈性的。
而低周疲勞則包含非線性行為，材料應力-應變關系呈現滯回特性。
在分析高周疲勞時，應力范圍通常用于描述
受力
狀態
，而
在分析低周疲勞時，
則會選擇
應變范圍或耗散能量。
3. 高周疲勞的數學模型
材料疲勞領域的研究最早開始于
19 世紀，這一領域的持續發展產生了許多疲勞預測方法。其中一個經典模型就是 S-N 曲線。這一曲線將材料失效前所經歷的循環次數（即壽命）N 與單軸加載的應力幅值關聯起來。
曲線在水平軸上代表失效循環數，在垂直軸上代表載荷幅值。如果兩個軸都使用
log10
尺度，對于許多部件，載荷壽命關系將在很大的耐久性范圍內近似于一條直線。
總的趨勢是，降低應力幅值，可以獲得更長的材料使用壽命。通常這種相關性非常強，可以達到應力幅值降低10% 就能夠將使用壽命延長50% 。
圖3
載荷與失效循環數的關系
某些材料在疲勞試驗中表現出了應力閾值，稱為疲勞極限，當應力低于該閾值時，
將
不會出現疲勞損傷，組件的運行壽命可以無限長。
對于鋼，在大約10
7
次循環時可能有一個持久極限，這意味著幅值小于疲勞極限載荷的循環不會導致疲勞破壞，無論它們被施加多少次。
并非所有材料都有疲勞極限。有些材料即使在低
水平應力作用下，也會因疲勞而失效，比如鋁合金。
展開 高熵合金、中熵合金低周疲勞加載下的變形機理
在低周疲勞加載下，等原子面心立方 (FCC) CoCrFeMnNi 高熵合金的塑性變形由位錯結構（如位錯墻，位錯胞）的形成而累積，進而導致裂紋萌生。雖然已有文章報道過這些位錯結構，但關于它們的形成機制還存在爭議。此外，應變幅度、循環加載次數和晶粒取向對位錯結構的影響還未見報道。
德國卡爾斯魯厄理工學院的研究人員通過開展室溫下低周疲勞試驗，結合透射電鏡顯微結構研究，闡述了兩種不同晶粒尺寸的CoCrFeMnNi合金的循環變形行為和相應的微觀結構變化，并系統探討了不同位錯結構的形成機理。相關論文以題為 ‘Deformation mechanisms of CoCrFeMnNi high-entropy alloy under low-cycle-fatigue loading’ 發表在《Acta Materialia》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117089
本文通過透射電鏡研究表明，在低應變幅（0.3%）下，位錯結構主要由平面滑移帶（planar slip bands）組成，而在較高應變幅（0.5%和0.7%）下，位錯主要形成墻、迷宮和胞結構（wall， labyrinth and cell）等。這一結果也揭示了位錯的運動由低應變幅下的平面滑移向高應變幅下的交滑移的轉變。
展開 基于ansys渦輪盤蠕變及低周疲勞壽命可靠性分析方法
對于航空發動機高溫部件渦輪盤來說，蠕變失效和疲勞失效是其兩種主要的失效模式：在循環工作條件下，蠕變損傷和疲勞損傷不斷累積，并且蠕變損傷和疲勞損傷存在交互作用。因此，蠕變一疲勞損傷分析就成為渦輪盤壽命預測的重要組成部分。此外，由于金屬材料在高溫和高應力下存在明顯的蠕變變形，從而造成渦輪盤存在應力松弛現象，是否考慮應力松弛效應的壽命預測可能導致相差幾倍甚至上百倍的差別
基于ansys渦輪盤蠕變及低周疲勞壽命可靠性分析方法.pdf
ABAQUS用XFEM和低周循環步顯示如下錯誤
***NOTE: THE RATIO OF G/Gthresh=2.02527E-08 AT ELEMENT 84 IS LESS THAN ONE,
FATIGUE CRACK MAY NOT GROW
***NOTE: THE RATIO OF G/Gthresh=1.94199E-08 AT ELEMENT 90 IS LESS THAN ONE,
FATIGUE CRACK MAY NOT GROW
ABAQUS的msg文件顯示如上錯誤，裂紋不擴展，有大佬知道如何修改嗎？是什么錯誤導致的嗎？萬分感謝
abaqus Q345低周往復運動的塑性損傷
關于一個輕鋼結構的的組合墻體 材料全部是鍍鋅鋼板壓制組合而成，做低周往復運動，如何在abaqus里加入材料的塑性損傷模型
基于ABAQUS的鋼框架節點在低周反復荷載下的滯回模擬
基于ABAQUS的鋼框架節點在低周反復荷載下的滯回模擬
一型鋼框架節點，具體尺寸如下圖，柱頂荷載為100MPa,梁端采用位移加載，最大豎向為0.1m,變化規律如下，現利用ABAQUS對其進行應力分析。
材料信息：Q345 鋼材，理想彈塑性。
建模一般過程如下：
1、創建梁和柱Part
2、材料定義
3、組裝
組裝小技巧：定義參考點，使參考點與梁的端點對其。
4、定義Step
這里為保持與加載規律一致，時間定義為68s
5、接觸設置
將梁端截面與柱子翼緣設為tie接觸。
6、加載與邊界條件設置
1） 柱頂施加100MPa的均布壓力
2）位移加載
首先進行幅值定義，選擇兩端梁端截面，進行位移加載定義(方向相反)，最大為0.1m，
3） 邊界條件
選擇柱頂截面，約束U1、U2、UR2、UR3
選擇柱底截面，約束U1、U2、U3、UR2、UR3
7 提交求解。
8 結果查看
1) Time=1 s 時的位移云圖和應力云圖
2）time=68s 時的位移云圖和應力云圖
3）滯回曲線繪制
選擇梁端加載點，提取其位移和反力數據，繪制相關曲線，如下：
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展開 
Abaqus復合材料層合板仿真
Abaqus低周疲勞損傷演化
對于復合材料的低周疲勞分層擴展行為，Abaqus采用Paris準則結合虛擬裂紋閉合技術（VCCT）來分析。其基本思想為裂紋張開一定位移所耗散的能量等于閉合該裂紋所需要消耗的的能量，以線彈性斷裂力學為基礎，通過判斷裂紋前沿的能量釋放率是否達到臨界值來確定裂紋是否發生擴展。
Paris準則是最常用的疲勞分層擴展準則，包括裂紋的萌生準則以及裂紋的擴展速率準則。當一個疲勞載荷周期內，裂紋尖端的最大能量釋放率Gmax小于裂紋擴展的臨界應變能釋放率Gth時，裂紋不發生擴展；而Gmax大于Gth，且小于裂紋應變能釋放率上限Gpl時，裂紋正常擴展；當Gmax大于Gpl時，裂紋加速擴展。
（1）裂紋萌生（Gmax＞Gth）
（2）裂紋擴展（Gth＜Gmax＜Gpl）
式中N表示加載循環次數，dA/dN表示裂紋擴展速率，C1、C2、C3、C4為材料疲勞裂紋擴展常數，通常由實驗測得，DG=Gmax-Gmin表示在單個載荷周期內，裂紋尖端的最大應變能釋放率與最小應變能釋放率的差值。
ABAQUS中采用損傷外推法對結構進行疲勞分析。首先通過VCCT對結構進行一次靜力分析，計算得到其分層前沿節點的最大應變能釋放率和最小應變能釋放率之差DG，判斷分層前沿節點是否發生擴展。然后通過Paris準則計算分層擴展dA所需加載循環次數（在有限元模擬中，dA通常為裂紋擴展方向上兩個相鄰節點的距離）。最后釋放該節點，分層前沿位置發生了變化，此時重新計算分層前沿所有節點的DG，依次往復直至所有節點的DG小于Gth，分層不再擴展。
展開 Abaqus復合材料層合板仿真
Abaqus 中使用 Hashin 準則定義損傷變量對材料剛度進行折減來描述 CFRP 層合板中常見的四種失效模式。
纖維拉伸斷裂（s11≥0）：
纖維壓縮斷裂（s11≤0）：
基體拉伸失效（s22≥0）：
基體壓縮失效（s22≤0）：
式中XT、XC、YT、YC、S12、S23為復合材料的強度指標，分別為纖維方向抗拉、抗壓強度，垂直于纖維方向的抗拉、抗壓強度，以及面內的剪切強度和橫向的剪切強度，s11、s22分別為平行于纖維方向的應力和垂直于纖維方向的應力，t12為面內剪應力。
模擬層間失效的主要方法有擴展有限元法（XFEM）、虛擬裂紋閉合技術（VCCT)以及內聚力單元法（CZM）等，其中基于斷裂力學的XFEM與VCCT均需預制裂紋，不能模擬裂紋的萌生，而CZM模型可以描述分層從萌生到擴展的過程，是復合材料的分層預測中最常用的方法。最常用的內聚力模型包括雙線性模型、指數模型以及多線性模型等。
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Abaqus低周疲勞損傷演化
對于復合材料的低周疲勞分層擴展行為， Abaqus 采用 Paris 準則結合虛擬裂紋閉合技術（ VCCT ）來分析。
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