裂紋學的案例
【iSolver案例分享70】標準規定帶預制裂紋的三點彎曲試樣的靜力學分析
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 對偶域近場動力學(Dual-PD)的matlab、Fortran實現 ￥675
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 分享：初識轉子動力學
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？
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 初識轉子動力學！
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。
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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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初識轉子動力學-
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？
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 轉子動力學的簡介及其發展 附轉子動力學顧家柳下載
這種不穩定現象首先被Newkirk 發現是油膜軸承造成的，從而確定了穩定性在轉子動力學分析中的重要地位。
有關油膜軸承穩定性的兩篇重要的總結是由Newkirk 和Lund 寫出的，他們兩人也是轉子動力學研究的里程碑人物。當發電機組的單機容量從幾萬千瓦發展到了上百萬千瓦，飛機開始進入噴氣發動機時代。旋轉機械的轉子越來越柔、功率越來越大、轉速越來越高，甚至達到了三、四階臨界以上，這為轉子動力學的研究提出了一系列的研究課題，也有力地促進了轉子動力學的發展。
五十年代以來，航空工業、電力工業、船舶工業、石油化工等部門的迅速發展，又從根本上推動了轉子動力學的發展。研究高速轉子的“穩定性”，防止產生失穩運動在現代轉子動力學中占有重要位置。大型汽輪發電機組或航空發動機在運轉時，它們的基礎也可能發生振動，基礎的彈性變形和內阻對轉軸的臨界轉速、穩定性等都有不能忽視的影響。把基礎和轉子系統作為一個整體來研究，其振動特性越來越受重視，因而在現代轉子動力學中日益將基礎—軸承—轉子作為一個整體來考慮其振動問題。
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。
隨著轉子動力學研究的不斷深入，計算方法和計算手段開始成為束縛其發展主要矛盾。由于解析法只適用于一些特殊的力學模型，而工程實際中的轉子系統通常結構復雜，響應的動力學方程無法求得精確的解析解，很多學者開始致力于這方面的研究，于是各種近似方法相繼提出。
展開 近場動力學新文快報：2018年7月
應變和應力的近場動力學預測結果也與有限元結果吻合得很好。通過第三個壓痕裂紋的例子驗證了本文提出的失效準則，并與可用的實驗數據進行了比較。因此，在常規態型近場動力學框架下，本文發展的模型能夠有效地用于分析線性彈性固體中的軸對稱問題。
圖：（a）柱體試樣在鈍柱形壓頭作用下的壓痕實驗示意圖；（b）近場動力學模擬的二維幾何結構尺寸；在外載荷p=10.0KN作用下（c）局部存儲彈性能密度云圖；（d）裂紋周圍損傷云圖。
文四：
http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10286-1018004034.htm
為研究廣泛應用于起重機械結構當中的金屬材料的損傷機理，本文運用近場動力學的基本理論，構建了一種適用于金屬板塊的鍵基近場動力學模型，根據提出的模型，編制了相應的數值計算程序，并通過具體的數值計算實例和物理樣件拉伸實驗對該模型的有效性進行了論證。
首先，對近場動力學的國內外現狀，基本理論以及相應的數值方法進行了簡要介紹。隨后，研究并提出了一種基于近場動力學理論的金屬板塊漸進損傷機理的數學模型。借助于材料力學和彈性力學理論中的彈性變形和最大應變等概念，推導出了金屬材料近場動力學模型的微模量ｃ和臨界伸長率化等基本參量。并編制了金屬板塊近場動力學模型的分析程序，為金屬板塊的不連續力學問題分析提供了基礎。
其次，運用近場動力學方法對含初始裂紋的金屬板塊進行裂紋擴展模擬。
展開 考慮齒輪齒條動態激勵的山地齒軌車輛-軌道耦合動力學特性分析
例如，馮定等[7]以齒輪齒條鉆機平臺為對象，建立了大模數齒輪齒條嚙合有限元模型，研究了接觸應力和應變分布情況；黃鴻鑫等[8]以大型機床刀架進給裝置中的齒輪齒條裝置為研究對象，對軸向調隙后變厚齒輪齒條的靜態傳遞誤差、接觸應力、接觸力等進行了有限元分析；王明旭等[9]利用ABAQUS 對大模數漸開線直齒齒輪齒條進行了靜力學與動力學強度分析，研究了齒輪齒條的非線性接觸問題。時變嚙合剛度是齒輪傳動系統動力學的重要參數，也是系統內部一種主要的激勵源，對系統振動噪聲水平有著明顯的影響。目前，關于齒輪傳動時變嚙合剛度的準確計算，已有大量學者已開展和正在開展相關研究工作。例如，YANG 等[10]通過勢能原理計算了齒輪時變嚙合剛度，SAINSOT等[11]提出了一種考慮實際輪體結構的齒輪基體剛度修正模型。基于 SAINSOT 建立的齒輪基體修正模型，CHEN 等[12-14]和 CHAARI 等[15]考慮齒輪輪齒及輪體彈性變形，獲得了正常齒輪和具有裂紋故障齒輪的時變嚙合剛度。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。
目前，山地齒軌鐵路的研究在我國尚處于起步階段，雖然國內多地規劃了齒軌線路，但至今還沒有一條線路建成投入使用，當前針對齒軌的研究也多停留在齒軌不同制式適用性、可行性等方面的調研分析上，鮮有針對齒軌系統動力學特性開展相關研究的報道。
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