裂紋學
關注創建者：匿名 創建時間：2023-02-13
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為了測量和驗證金屬材料的彎曲強度與斷裂韌性之間的關系，需要制作包含初始裂紋的三點彎曲試樣。選取矩形橫截面試樣在isolver中建模，分析其在塑性變形的情況下，軟件應力、應變、塑性應變等關鍵參數與主流有限元軟件的吻合度。該結構選用的單位制為SI(mm)制，結構材料為Q235B，其彈性模量為210e3MPa，泊松比為0.33，密度為7.85e-9tonne/mm3。采用全實體四面體網格進行劃分。
3.建模：
進入isolver軟件前處理界面：
首先創建part，點擊part，之后點擊create，建立一個名字為3bp的part。
再來建立點，點擊node，之后點擊create，出現如下所示頁面。
依次以輸入節點坐標、點擊apply的循環方式完成(0,0,0)、(10,0,0)、(10,2,0)、(0,2,0)、(5,1.8,0)、(4.9,2,0)、(5.1,2,0)節點的建立，建立之后的頁面如下：
接下來需要把點連接成閉合線，點擊element，之后點擊polyline，出現多段線建立頁面，依次點擊節點建立多段線。
接下來需要將多端線圍成的面建立出來，選擇edit，之后選擇polygon mesh，再框選所有閉合線，并將網格尺寸大小選擇為0.2mm，建立閉合面網格。
由于裂紋尖端的應力集中現象是我們重點觀察的區域，所以需要劃分更多的網格，點擊mesh refine，再點擊mesh refine。這里根據節點來細分網格，點擊node，再在division中將維度設置為3，框選裂紋尖端節點細分網格。
展開 利用近場動力學進行裂紋擴展計算時往往需要將物質點均勻離散，這樣會導致在進行細致、大規模計算時占用太多計算資源花費過多時間。因此希望采用和有限元法類似的技術進行局部加密操作，即對關心的位置加密網格，其余位置采用粗網格進行計算。采取這種方法可以極大的增加計算速度，并且可以加密關心位置的裂紋損傷情況，提高整體計算效率。
下面給出了兩幅利用該方法進行的準靜態、動態算例：
并且可以依據該算法進行近場動力學多場耦合程序的編寫，因為對偶域只是一種處理近場動力學加密算法的思路，因此其擴展思路非常廣泛。作者本人目前已經實現了鍵基、常規態基、非常規態基“對偶域”代碼的編寫，以及對應的準靜態和動態算例，且包含了有損傷和無損傷程序的編寫。程序包括Fortran、matlab的形式可供大家學習，以及如何進行后處理。
展開 比如，所有的軸承作用力均為非線性力，嚴格來講，與滑動軸承油膜力相關的轉子動力學問題均為非線性轉子動力學；還有裂紋轉子的動力學分析等也屬于非線性領域。
3. 按振動位移的特征可分為：
橫向振動
轉子只作垂直軸線方向的振動。
扭轉振動
轉子繞其縱軸產生扭轉變形的振動。
縱向振動
轉子只作沿軸線方向的振動。
從哪方面入手學習轉子動力學？
這么多的分類，我們該怎么學習和操作呢？
實際上，采用線性化處理的方法，可以處理大部分旋轉機械工程領域遇到的轉子動力學問題，給出令人滿意的解釋。這是因為轉子上作用著的所有力大部分是線性化或者可以線性化的，例如轉子動力學中對轉子-軸承系統穩定性問題的研究，一般采用8個線性化的剛度與阻尼特性系數的油膜力模型，就可以得到較為準確的分析結果，可以滿足在工程領域中的各種應用。
因此，作為廣大從事旋轉機械轉子動力學工程領域的技術人員以及初學者而言，可以將關注點放在線性轉子動力學上。
小編并沒有否定非線性轉子動力學的意義，旋轉機械中如果有非線性激勵源的存在，出現線性轉子動力學不太好解釋的現象，比如轉子裂紋等，那就需要進行非線性轉子動力學分析。需要說明的是，對線性轉子動力學知識體系建立的越深入、掌握的越全面，后續進行非線性轉子動力學分析時上手才會更容易，認識才會更清晰，二者并不矛盾，主要看大家各自階段的需求。
在轉子橫向振動、扭轉振動以及軸向振動三種振動形式中，橫向振動是最為常見的振動形式。可以先從線性轉子動力學的橫向振動入手做起。
轉子動力學與結構動力學有啥區別？
小編曾發現有些從業者對轉子動力學的方程概念不清，經常與結構動力學方程式混為一談，我認為這兩者有必要專門進行區分。
展開 比如，所有的軸承作用力均為非線性力，嚴格來講，與滑動軸承油膜力相關的轉子動力學問題均為非線性轉子動力學；還有裂紋轉子的動力學分析等也屬于非線性領域。
3. 按振動位移的特征可分為：
橫向振動
轉子只作垂直軸線方向的振動。
扭轉振動
轉子繞其縱軸產生扭轉變形的振動。
縱向振動
轉子只作沿軸線方向的振動。
從哪方面入手學習轉子動力學？
這么多的分類，我們該怎么學習和操作呢？
實際上，采用線性化處理的方法，可以處理大部分旋轉機械工程領域遇到的轉子動力學問題，給出令人滿意的解釋。這是因為轉子上作用著的所有力大部分是線性化或者可以線性化的，例如轉子動力學中對轉子-軸承系統穩定性問題的研究，一般采用8個線性化的剛度與阻尼特性系數的油膜力模型，就可以得到較為準確的分析結果，可以滿足在工程領域中的各種應用。
因此，作為廣大從事旋轉機械轉子動力學工程領域的技術人員以及初學者而言，可以將關注點放在線性轉子動力學上。
小編并沒有否定非線性轉子動力學的意義，旋轉機械中如果有非線性激勵源的存在，出現線性轉子動力學不太好解釋的現象，比如轉子裂紋等，那就需要進行非線性轉子動力學分析。需要說明的是，對線性轉子動力學知識體系建立的越深入、掌握的越全面，后續進行非線性轉子動力學分析時上手才會更容易，認識才會更清晰，二者并不矛盾，主要看大家各自階段的需求。
在轉子橫向振動、扭轉振動以及軸向振動三種振動形式中，橫向振動是最為常見的振動形式。可以先從線性轉子動力學的橫向振動入手做起。
轉子動力學與結構動力學有啥區別？
小編曾發現有些從業者對轉子動力學的方程概念不清，經常與結構動力學方程式混為一談，我認為這兩者有必要專門進行區分。
展開 比如，所有的軸承作用力均為非線性力，嚴格來講，與滑動軸承油膜力相關的轉子動力學問題均為非線性轉子動力學；還有裂紋轉子的動力學分析等也屬于非線性領域。
3. 按振動位移的特征可分為：
橫向振動
轉子只作垂直軸線方向的振動。
扭轉振動
轉子繞其縱軸產生扭轉變形的振動。
縱向振動
轉子只作沿軸線方向的振動。
從哪方面入手學習轉子動力學？
這么多的分類，我們該怎么學習和操作呢？
實際上，采用線性化處理的方法，可以處理大部分旋轉機械工程領域遇到的轉子動力學問題，給出令人滿意的解釋。這是因為轉子上作用著的所有力大部分是線性化或者可以線性化的，例如轉子動力學中對轉子-軸承系統穩定性問題的研究，一般采用8個線性化的剛度與阻尼特性系數的油膜力模型，就可以得到較為準確的分析結果，可以滿足在工程領域中的各種應用。
因此，作為廣大從事旋轉機械轉子動力學工程領域的技術人員以及初學者而言，可以將關注點放在線性轉子動力學上。
小編并沒有否定非線性轉子動力學的意義，旋轉機械中如果有非線性激勵源的存在，出現線性轉子動力學不太好解釋的現象，比如轉子裂紋等，那就需要進行非線性轉子動力學分析。需要說明的是，對線性轉子動力學知識體系建立的越深入、掌握的越全面，后續進行非線性轉子動力學分析時上手才會更容易，認識才會更清晰，二者并不矛盾，主要看大家各自階段的需求。
在轉子橫向振動、扭轉振動以及軸向振動三種振動形式中，橫向振動是最為常見的振動形式。可以先從線性轉子動力學的橫向振動入手做起。
轉子動力學與結構動力學有啥區別？
小編曾發現有些從業者對轉子動力學的方程概念不清，經常與結構動力學方程式混為一談，我認為這兩者有必要專門進行區分。
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利用近場動力學進行裂紋擴展計算時往往需要將物質點均勻離散，這樣會導致在進行細致、大規模計算時占用太多計算資源花費過多時間。因此希望采用和有限元法類似的技術進行局部加密操作，即對關心的位置加密網格，其余位置采用粗網格進行計算。采取這種方法可以極大的增加計算速度，并且可以加密關心位置的裂紋損傷情況，提高整體計算效率。
1.引言：
iSolver為一個完全自主的面向工程應用的通用結構有限元軟件，對標Nastran、Ansys、Abaqus設計和實現，具備結構有限元常用分析類型和單元、材料、載荷等基礎算法組件，精度和Abaqus一致。本文以兩種國標規定拉伸試樣的非線性瞬態分析為例，演示iSolver的分析流程，并將iSolver和Abaqus計算結果進行對比。
2.模型背景：
此案例為冶金工業部標準規定的三點彎曲試樣的非線性瞬態分析
萬志國等[16]對時變嚙合剛度算法進行了優化修正，開展了齒輪齒根裂紋故障的動力學分析。CHEN 等[17-18]充分考慮輪齒誤差以及輪體變形的影響，提出了輪齒誤差以及齒間耦合效應影響下的齒輪時變嚙合剛度計算方法，構建了考慮齒間耦合效應的齒輪動力學仿真分析模型，揭示了齒間耦合效應對齒輪傳動動態響應的影響規律。
現代化工業的發展，給轉子—支承系統的設計提出了更嚴峻的要求，從而進一步推動了現代轉子動力學的發展，促使有關方面的科技人員去研究以下幾個方面的問題：
轉子—支承系統的臨界轉速計算；
轉子不平衡的穩態響應預計；
轉子—支承系統的穩定性；
殘余不平衡量與柔性轉子平衡技術；
瞬態響應分析以及研究有裂紋的轉子動力學特性等。
基于脆性材料的近場動力學理論模型、裂紋擴展規律，開發了可用于脆性材料破壞模擬仿真的分析軟件。該軟件由建模模塊和求解器模塊組成，可多種結構建模、多工況條件求解。并應用于復雜結構、復合材料結構、含缺陷結構的破壞分析，研究其破壞規律及特征。 本文研究的理論模型、裂紋擴展規律、軟件，可為脆性材料的破壞分析、結構優化設計提供了新的理論分析方法和工具。
比如，所有的軸承作用力均為非線性力，嚴格來講，與滑動軸承油膜力相關的轉子動力學問題均為非線性轉子動力學；還有裂紋轉子的動力學分析等也屬于非線性領域。
3. 按振動位移的特征可分為：
橫向振動
轉子只作垂直軸線方向的振動。
扭轉振動
轉子繞其縱軸產生扭轉變形的振動。
縱向振動
轉子只作沿軸線方向的振動。
從哪方面入手學習轉子動力學？
比如，所有的軸承作用力均為非線性力，嚴格來講，與滑動軸承油膜力相關的轉子動力學問題均為非線性轉子動力學；還有裂紋轉子的動力學分析等也屬于非線性領域。
3. 按振動位移的特征可分為：
橫向振動
轉子只作垂直軸線方向的振動。
扭轉振動
轉子繞其縱軸產生扭轉變形的振動。
縱向振動
轉子只作沿軸線方向的振動。
從哪方面入手學習轉子動力學？
這么多的分類，我們該怎么學習和操作呢？
比如，所有的軸承作用力均為非線性力，嚴格來講，與滑動軸承油膜力相關的轉子動力學問題均為非線性轉子動力學；還有裂紋轉子的動力學分析等也屬于非線性領域。
3. 按振動位移的特征可分為：
橫向振動
轉子只作垂直軸線方向的振動。
扭轉振動
轉子繞其縱軸產生扭轉變形的振動。
縱向振動
轉子只作沿軸線方向的振動。
從哪方面入手學習轉子動力學？
