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關注創建者：Impossible Empathy 創建時間：2021-03-30
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復合材料LaRC05強度準則在Abaqus中的應用
ABAQUS的子程序UDMGINI可結合XFEM，計算三維模型的裂紋萌生和擴展，只需以“ABQ_LARC05_DMGINI”開始命名材料名稱即可對 XFEM 模型進行復合材料破壞模式分析，并模擬裂紋的萌生和擴展過程。
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基于ANSYS/LS-DYNA的巖石雙孔微差爆破數值模擬
課程介紹:本課程是基于ANSYS/LS-DYNA軟件進行巖石雙孔微差爆破數值模擬過程，采用隱-顯式算法以及流固耦合算法，觀察爆生裂紋的萌生、擴展、發育，包括后處理的數據處理、應力云圖導出等內容。 課程內容： （1）workbench建模 （2）APDL隱式計算 （3）APDL顯式計算，導出k文件 （4）求解器求解 （5）LS-prepost后處理
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MSC Nastran疲勞耐久性技術培訓
教程目標 技術支持 什么是耐久性 疲勞的定義 疲勞的物理基礎 裂紋萌生和擴展：階段I和II 什么是疲勞 疲勞技術 疲勞S-N曲線 疲勞計算歷史簡介 疲勞技術的應用 MSC Nastran嵌入式疲勞介紹 MSC Nastran嵌入式疲勞界面介紹 MSC Nastran 疲勞分析輸入組成介紹 案例：應力疲勞分析 案例：應變疲勞分析 案例：瞬態法疲勞分析 案例：基于疲勞分析的優化設計
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萌生的實例教程
裂紋擴展是指材料在外界因素作用下裂紋萌生、生長的動態過程。對于不考慮奇異性的裂紋擴展分析，需要定義準則來確定裂紋萌生的初始位置。新版本中使用SMART（分離、變形、自適應和重劃分網格技術）分析裂紋擴展時增加了最大主應力準則去評估裂紋萌生的時間和位置。當滿足該準則時，裂紋自動以橢圓的形狀（目前只支持橢圓裂紋）和適當的尺寸插入到定義的裂紋區域，然后程序進行下一步的裂紋擴展計算。
以一個簡單的demo來描述SMART自適應裂紋萌生分析的計算步驟:
1、創建分析模型
如圖示緊湊拉伸試樣，一端固定，上下圓孔給定100N拉力，預測產生I形裂紋，最大主應力位置在開口前沿。
圖1 計算模型
2、建立裂紋產生區域節點組件
圖示模型中選擇最大主應力前沿一排節點作為裂紋產生區域的節點組件，并命名為CrkInitZone。
圖2 裂紋產生區域節點組件
3、對模型進行初步分析，最大主應力為61.5MPA，設定產生裂紋的臨界主應力為60MPA
圖3 沒有裂紋時分析，最大主應力云圖
4、在分析中插入如下命令流，定義裂紋產生準則和裂紋擴展計算選項
!! 定義最大主應力作為裂紋萌生準則，注意單位制
TB,CR KI,1（此處去掉“R”和“K”間的空格）
TBDATA,1,60
!! TB,CR KI,MAT_ID,NTEMP,NPTS（此處去掉“R”和“K”間的空格）
!! TBDATA,1,Par1
!!其中Par1是臨界最大主應力值;CR KI,自適應裂紋萌生準則;MAT_ID材料編號（此處去掉“R”和“K”間的空格）
!!
展開 疲勞裂紋萌生于發生嚴重內氧化之處，氧元素在超高周疲勞過程中可擴散到裂紋尖端，造成尖端動態脆化，又促進了疲勞裂紋的擴展。圖 1右下角顯示，裂紋尖端附近γ′還發生了局部的筏化。此外研究表明再結晶并不會對DD6合金的超高周疲勞性能和裂紋萌生擴展機理產生影響。
圖
1 所有溫度下的超高周疲勞S-N數據圖，1100 ℃下裂紋從表面萌生、沿{001}面擴展（mode I）及1100 ℃下的氧化與局部筏化情況匯總，紅色箭頭指出了除主要源區以外的多個裂紋萌生位置。（圖片摘要：DOI：10.1016/j.ijfatigue.2021.106343）
圖 2以示意圖的方式，說明了超高周疲勞實驗過程中裂紋由內部萌生轉變為表面萌生的潛在機制。
圖
2 描述
超高周疲勞實驗過程中裂紋由內部萌生轉變為表面萌生的潛在機制的示意圖：（
a）富鋁內氧化的形成；（b）氧化輔助疲勞裂紋萌生；（c）氧化與疲勞交互作用下裂紋擴展。（圖 11：DOI：10.1016/j.ijfatigue.2021.106343）
致謝：
趙子華感謝國家自然科學基金
(91860110)
和國家科技重大專項
(2017-IV-0012-0049,J2019-VI-0022)
的資助。陳博感謝英國工程與物理科學研究委員會、
EPSRC
早期事業資助計劃
EP/R043973/1
的資助。此外陳博感謝北京航空航天大學的宮聲凱教授推動了此次合作。
*感謝論文作者團隊對本文的大力支持
本文來自微信公眾號“材料科學與工程”。
展開 一般來說，疲勞裂紋萌生階段占整個疲勞壽命的
90%
以上，是承載結構疲勞破壞的主要階段。因此，研究硬質涂層如何影響韌性金屬基體的疲勞裂紋萌生機制，進而建立理論來緩解甚至消除這種現象是非常必要的。
目前，硬質涂層對金屬基體疲勞性能不利影響的機理主要基于“缺口效應”模型。涂層一旦斷裂會在基體界面附近引起附加應力集中，不可避免地加速疲勞裂紋的萌生過程。根據該模型，涂層斷裂不會改變疲勞裂紋源的位置，只是促進了疲勞裂紋萌生過程，沒有改變疲勞裂紋萌生機制。
然而，基于該模型的一些實驗現象卻難以解釋。
首先，
涂層開裂引起基體疲勞斷口形貌的變化。例如，對于從基體內部萌生的疲勞裂紋萌生源，涂層開裂導致疲勞裂紋萌生源位置由內部向表面轉變，這被認為是加速基體疲勞失效的關鍵。這表明涂層開裂改變了疲勞裂紋萌生機制。
其次，
一些硬質涂層對基體的疲勞性能有積極的影響。
展開 雖然有研究人員對異質接頭的組織和力學性能進行了大量研究，但異質接頭不同區域斷裂時裂紋萌生和擴展機制還不清楚，因此研究異質接頭斷裂行為就具有重要工程意義。
【成果簡介】
近日，北京科技大學的陸永浩研究員（通訊作者）在Materials Science and Engineering: A上發表了最新的研究成果“In-situ SEM study of crack initiation and propagation behavior in a dissimilar metal welded joint”。在該文中，通過原位SEM拉伸實驗研究了核電站異種金屬焊接接頭不同區域的斷裂機制。
展開 裂紋的萌生位置由計算結果決定。
5.劃分網格，定義載荷，提交job。
6.查看結果。
未開裂時：
裂紋萌生時：
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首先，超薄板沖裁斷口可以分為彎曲區、光亮區和斷裂區，且對稱面比自由面更早發生斷裂，說明裂紋并不是均勻萌生的，而具有明顯的空間優先位置。其次，SEM觀察和數值模擬都表明，雖然斷口附近能夠看到微孔，但這些微孔尺寸較小、發展有限，并未達到主導斷裂的程度；真正推動失效的是剪切損傷的快速積累。
3
疲勞損傷模型（裂紋擴展與萌生）的建立與驗證。
4
各類老化、軟化效應的模型參數識別。
預判“異質結構”的失效起點：
靜態蠕變裂紋擴展與多軸測試
針對綜述中重點提及的異質模量組分與機械互鎖等結構工程策略，靜態蠕變測試能揭示在持續應力下，裂紋是否傾向于在模量過渡區萌生和緩慢擴展。而雙軸十字拉伸測試則能評估異質結構在復雜應力狀態下的各向異性行為，判斷其設計是否真正實現了應力均化。
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</figure>
</figure><p class="ql-align-justify">代入仿真得到的平均蠕變應變能密度增量1.779，焊球/焊盤直徑0.8mm，得到焊球的溫循疲勞壽命為：裂紋萌生壽命
</p><p>? 微觀原位分析：借助環境掃描電鏡觀察納米級腐蝕萌生。</p><p><br></p><p><strong>結語：</strong></p><p>鹽霧測試不僅是質量檢測工具，更是產品壽命的預言者和設計優化的導航儀。</p>
傳統宏觀實驗很難捕獲納米尺度下冰的裂紋萌生與氫鍵斷裂細節，而分子動力學（MD）模擬恰能在原子層面揭示這些本質機理。借助?GROMACS?這一高性能開源 MD模擬軟件，我們在本案例中對?Ih冰進行拉伸模擬，可視化冰晶格在不同應變階段的演變，為設計抗脆裂冰結構與調控極端低溫材料性能提供前瞻性思路。
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。
這會引入額外的幾何誤差與數值誤差：邊界附近應力集中被人為放大、局部剛度出現非物理變化，甚至影響裂紋萌生與剪切帶路徑判斷。對于包含第二相、孔洞、夾雜或復雜晶界網絡的模型，這類局限更突出。
“非匹配網格下的周期性邊界”要解決的關鍵就是：相對兩面不再要求節點一一對應。
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。
# 采用插入Cohesive單元生成多裂紋開展二維巖石切削模擬的必要性
在二維巖石切削數值模擬中，采用**插入Cohesive單元法生成多裂紋**是精準刻畫切削過程中巖石損傷、裂紋萌生-擴展-貫通及碎屑形成的核心技術手段，其必要性可從力學機理表征、數值計算精度、工程適用性三個維度展開分析。
