abaqus裂紋萌生的案例
A：異種金屬焊接接頭裂紋萌生和擴(kuò)展的原位SEM研究
【圖文導(dǎo)讀】
圖1 原位拉伸裝置及試樣
（a）室溫原位拉伸裝置示意圖
（b）原位拉伸試樣的尺寸
（c）取樣位置示意圖
圖2 原位拉伸實(shí)驗(yàn)之前的光鏡圖及顯微硬度
（a）母材
（b）焊縫
（c）界面
（d）顯微硬度分布圖
圖3 316L不銹鋼不同應(yīng)變下的同一位置光鏡圖
（a）3%
（b）5%
（c）6.8%
（d）8.3%
（e）9%
（f）9.8%
圖4 Inconel182不銹鋼不同應(yīng)變下的同一位置光鏡圖
（a）3.2%
（b）4.1%
（c）6.2%
（d）7.2%
（e）9.3%
（f）最終斷裂
圖5 不同應(yīng)變下的焊縫原位SEM圖
（a）0%
（b）2.1%
（c）3.9%
（d）6.0%
（e）6.3%
（f）最終斷裂
圖6 不同伸長率下的原位取向圖和圖像質(zhì)量圖
（a）2.1%
（b）3.9%
（c）6.0%
圖7 不同伸長率下的施密特因子圖
（a）2.1%
（b）3.9%
（c）6.0%
圖8 圖5（d）中區(qū)域Ⅰ內(nèi)的放大EBSD圖
（a）SEM圖
（b）局部取向圖
（c）施密特因子圖
（d）極射投影圖
圖9 圖5（d）中區(qū)域Ⅱ內(nèi)的放大EBSD圖
（a）SEM圖
（b）極射投影圖
（c）局部取向圖
（d）施密特因子圖
圖10 不同區(qū)域的斷口SEM圖
（a）母材
（b）焊縫
（c）熔合區(qū)
圖11 焊接接頭不同區(qū)域的裂紋擴(kuò)展機(jī)制示意圖
【小結(jié)】
異質(zhì)接頭的裂紋萌生和擴(kuò)展主要取決于顯微組織。由于母材中孿晶數(shù)量較多，所以裂紋易于在孿晶邊界形核。在焊縫和熔合區(qū)處，由于孿晶比較少，所以裂紋易于在滑移帶處萌生。異質(zhì)金屬焊接接頭不同區(qū)域的斷裂機(jī)制也不同。母材是典型的韌性斷裂。
展開 二維孔邊裂紋萌生step by step ￥10
一旦裂紋開始，該分析可能無法收斂，但是這是可以在Abaqus中使用XFEM建模裂紋開始的概念證明
1.建立一個(gè)無裂紋的帶孔二維平板模型
2.定義材料屬性，損傷準(zhǔn)則及損傷演化
3.裝配，生成分析步，控制輸出，場(chǎng)變量里輸出PHILSM,STATUSXFEM
4.定義XFEM 區(qū)域，這個(gè)時(shí)候不選裂紋所在位置。裂紋的萌生位置由計(jì)算結(jié)果決定。
5.劃分網(wǎng)格，定義載荷，提交job。
6.查看結(jié)果。
未開裂時(shí)：
裂紋萌生時(shí)：
ANSYS 斷裂力學(xué)新功能之SMART自適應(yīng)裂紋萌生分析
裂紋擴(kuò)展是指材料在外界因素作用下裂紋萌生、生長的動(dòng)態(tài)過程。對(duì)于不考慮奇異性的裂紋擴(kuò)展分析，需要定義準(zhǔn)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(yīng)和重劃分網(wǎng)格技術(shù)）分析裂紋擴(kuò)展時(shí)增加了最大主應(yīng)力準(zhǔn)則去評(píng)估裂紋萌生的時(shí)間和位置。當(dāng)滿足該準(zhǔn)則時(shí)，裂紋自動(dòng)以橢圓的形狀（目前只支持橢圓裂紋）和適當(dāng)?shù)某叽绮迦氲蕉x的裂紋區(qū)域，然后程序進(jìn)行下一步的裂紋擴(kuò)展計(jì)算。
以一個(gè)簡單的demo來描述SMART自適應(yīng)裂紋萌生分析的計(jì)算步驟:
1、創(chuàng)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(yù)測(cè)產(chǎn)生I形裂紋，最大主應(yīng)力位置在開口前沿。
圖1 計(jì)算模型
2、建立裂紋產(chǎn)生區(qū)域節(jié)點(diǎn)組件
圖示模型中選擇最大主應(yīng)力前沿一排節(jié)點(diǎn)作為裂紋產(chǎn)生區(qū)域的節(jié)點(diǎn)組件，并命名為CrkInitZone。
圖2 裂紋產(chǎn)生區(qū)域節(jié)點(diǎn)組件
3、對(duì)模型進(jìn)行初步分析，最大主應(yīng)力為61.5MPA，設(shè)定產(chǎn)生裂紋的臨界主應(yīng)力為60MPA
圖3 沒有裂紋時(shí)分析，最大主應(yīng)力云圖
4、在分析中插入如下命令流，定義裂紋產(chǎn)生準(zhǔn)則和裂紋擴(kuò)展計(jì)算選項(xiàng)
!! 定義最大主應(yīng)力作為裂紋萌生準(zhǔn)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(yīng)力值;CR KI,自適應(yīng)裂紋萌生準(zhǔn)則;MAT_ID材料編號(hào)（此處去掉“R”和“K”間的空格）
!!
展開 硬質(zhì)涂層-金屬基體的疲勞裂紋萌生
疲勞測(cè)試結(jié)果顯示涂層降低了鈦合金的疲勞極限，而對(duì)疲勞裂紋源的觀察可以看到，鈦合金試樣的疲勞裂紋源呈現(xiàn)典型的亞表面無缺陷疲勞裂紋源特征，而高應(yīng)力下鍍膜試樣的疲勞裂紋源呈現(xiàn)從膜基界面向基體內(nèi)部擴(kuò)展的河流狀花樣，這表明涂層開裂改變了基體的疲勞裂紋萌生機(jī)制，疲勞裂紋在界面處萌生，涂層裂紋未在界面處停止而滲透到基體中，涂層與基體之間的裂紋是連續(xù)的，涂層開裂主導(dǎo)的膜致基體解理開裂成為疲勞裂紋萌生的主要機(jī)制。低應(yīng)力下覆膜試樣的裂紋源呈現(xiàn)與基體材料疲勞裂紋源相似的亞表面無缺陷疲勞裂紋源特征，疲勞裂紋開始于次表面，涂層和基體中的裂紋是不連續(xù)的。基體滑移臺(tái)階導(dǎo)致涂層斷裂，在已被位錯(cuò)堆積擠壓的脆性α相上形成附加應(yīng)力集中，加速了亞表面疲勞裂紋萌生。
圖1 (a)疲勞試樣尺寸及(b)拉-拉軸向疲勞測(cè)試結(jié)果:帶有涂層鈦合金基體疲勞極限應(yīng)力顯著下降并且在某臨界應(yīng)力附件出現(xiàn)裂紋形核機(jī)制不同
圖2 不同循環(huán)應(yīng)力下的TiN-TC4試樣疲勞裂紋源形貌及位置統(tǒng)計(jì)結(jié)果：低于臨界應(yīng)力疲勞裂紋形核于界面附近的鈦合金基體中，高于臨界應(yīng)力裂紋形核于涂層/基體界面處
*感謝論文作者團(tuán)隊(duì)對(duì)本文的大力支持。
本文來自微信公眾號(hào)“材料科學(xué)與工程”。歡迎轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系，未經(jīng)許可謝絕轉(zhuǎn)載至其他網(wǎng)站。
展開 
北航《IJF》：國產(chǎn)二代鎳基單晶合金超高周疲勞裂紋萌生競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制
疲勞裂紋萌生于發(fā)生嚴(yán)重內(nèi)氧化之處，氧元素在超高周疲勞過程中可擴(kuò)散到裂紋尖端，造成尖端動(dòng)態(tài)脆化，又促進(jìn)了疲勞裂紋的擴(kuò)展。圖 1右下角顯示，裂紋尖端附近γ′還發(fā)生了局部的筏化。此外研究表明再結(jié)晶并不會(huì)對(duì)DD6合金的超高周疲勞性能和裂紋萌生擴(kuò)展機(jī)理產(chǎn)生影響。
圖
1 所有溫度下的超高周疲勞S-N數(shù)據(jù)圖，1100 ℃下裂紋從表面萌生、沿{001}面擴(kuò)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(qū)以外的多個(gè)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(shí)驗(yàn)過程中裂紋由內(nèi)部萌生轉(zhuǎn)變?yōu)楸砻?em>萌生的潛在機(jī)制。
圖
2 描述
超高周疲勞實(shí)驗(yàn)過程中裂紋由內(nèi)部萌生轉(zhuǎn)變?yōu)楸砻?em>萌生的潛在機(jī)制的示意圖：（
a）富鋁內(nèi)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(kuò)展。（圖 11：DOI：10.1016/j.ijfatigue.2021.106343）
致謝：
趙子華感謝國家自然科學(xué)基金
(91860110)
和國家科技重大專項(xiàng)
(2017-IV-0012-0049,J2019-VI-0022)
的資助。陳博感謝英國工程與物理科學(xué)研究委員會(huì)、
EPSRC
早期事業(yè)資助計(jì)劃
EP/R043973/1
的資助。此外陳博感謝北京航空航天大學(xué)的宮聲凱教授推動(dòng)了此次合作。
*感謝論文作者團(tuán)隊(duì)對(duì)本文的大力支持
本文來自微信公眾號(hào)“材料科學(xué)與工程”。
展開 基于無網(wǎng)格SPH法的納米壓痕仿真方法（分析裂紋的萌生及擴(kuò)展） ￥1.99
基于無網(wǎng)格SPH法的納米壓痕仿真方法（分析裂紋的萌生及擴(kuò)展）
建模分析流程：
用WB建立FEM幾何模型，用APD前處理，用LSPP進(jìn)行femsph轉(zhuǎn)化，生成SPH粒子，進(jìn)行虛粒子約束等便捷處理，定義接觸設(shè)置求解時(shí)間，定義裂紋損傷的輸出等，最后用UE軟件對(duì)K文件進(jìn)行查看，替換硬脆材料的JH-2本構(gòu)模型，檢查K文件正確性等。用LSDYNA對(duì)K文件求解，用LSPP查看結(jié)果，用ORIGIN對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行處理。
結(jié)果展示：
ABAQUS直裂紋、斜裂紋圍道積分計(jì)算裂紋尖端J積分
之前算過一個(gè)關(guān)于裂紋擴(kuò)展的問題，當(dāng)時(shí)創(chuàng)建裂紋選擇的是contour intergral，后來又有人咨詢我裂紋尖端J積分的計(jì)算問題。我才恍然大悟，其實(shí)圍道積分方法還是適用于計(jì)算裂紋尖端在某時(shí)刻的J積分，至于動(dòng)態(tài)擴(kuò)展問題，還是交給XFEM吧（雖然也不太好）。
計(jì)算了幾種情況下的裂紋尖端J積分，包括直裂紋、斜裂紋以及裂紋尖端傾斜等三種情況。
部分試件的應(yīng)力分布及J積分結(jié)果如圖所示：
ABAQUS裂紋尖端應(yīng)變、裂紋擴(kuò)展模擬及問題
前幾天有人問我ABAQUS做焊點(diǎn)分析，我一看他給我的一片文獻(xiàn)，其實(shí)是用ABAQUS做裂紋擴(kuò)展分析。之前也沒接觸過裂紋分析，于是照貓畫虎做了個(gè)算例，但是裂紋沒有擴(kuò)展。
ABAQUS做裂紋有三種方法：contour integral，擴(kuò)展有限元及VCCT法，這里用了contour integral法。
如圖所示，V形楔形處有一個(gè)預(yù)制裂紋，是采用Interaction模塊的assign seam設(shè)定的，裂紋的擴(kuò)展面及方向是通過crack來設(shè)定的，類型為contour integral。材料模型定義了塑性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，彈性參數(shù)、GTN參數(shù)、脆性失效參數(shù)等。模型上的兩個(gè)孔，一個(gè)固支、一個(gè)勻速拉。預(yù)期當(dāng)裂紋尖端的單元變形達(dá)到某一個(gè)值時(shí)將刪除單元。
您看見了就給個(gè)意見唄。
步驟：
建立模型，進(jìn)行適當(dāng)?shù)膒artition
定義材料：分別定義了elastic彈性參數(shù)、plastic真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、GTN模型參數(shù)、脆性失效參數(shù)（包括一個(gè)叫演化參數(shù)）。
定義預(yù)制裂紋、定義裂紋擴(kuò)展面、方向，定義失效單元的generation。
邊界條件，提交job，查看結(jié)果。
結(jié)果：預(yù)期模型在塑性變形不是很大時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂紋擴(kuò)展，但是模型產(chǎn)生了很大塑性變形后仍然沒有發(fā)生失效。
Mises應(yīng)力場(chǎng)：
x方向正應(yīng)力場(chǎng)
x方向真實(shí)應(yīng)變場(chǎng)
x方向塑性應(yīng)變場(chǎng)
裂紋尖端應(yīng)變的結(jié)果還是挺漂亮的，雖然正確性有待考證，如果裂紋出來了就完美了，可惜裂紋沒出來。
展開 Abaqus XFEM疲勞裂紋擴(kuò)展(基于Paris公式)教程 ￥39.9
Abaqus XFEM疲勞裂紋擴(kuò)展(基于Paris公式)教程
本文將詳細(xì)介紹在abaqus軟件中，利用擴(kuò)展有限元（XFEM）實(shí)現(xiàn)疲勞裂紋擴(kuò)展，用的是二維CT模型，三維模型同理。
主要包括一下幾方面：1.模型的建立（包括材料賦予，預(yù)制裂紋，分析步設(shè)置，邊界條件設(shè)置）2.關(guān)鍵詞設(shè)置（裂紋擴(kuò)展的Paris公式在abaqus中的換算）3.收斂問題。
1. 模型的建立
根據(jù)國標(biāo)GB/T 6398-2017，金屬材料疲勞試驗(yàn)疲勞裂紋擴(kuò)展方法所規(guī)定的CT模型建模方法：
在abaqus中建模并且在中間畫好過渡線，可得：
再建一個(gè)預(yù)制裂紋（裂紋長度為1mm，你可以根據(jù)自己需要選擇長度）的模型：
材料賦予正常進(jìn)行，賦予彈性和塑性就行，預(yù)制裂紋不需要賦予材料屬性（例子為了方便，只賦予彈性部分）
裝備部分，選擇CT模型及預(yù)制裂紋兩個(gè)part，再將預(yù)制裂紋移動(dòng)至裂紋尖端:
Step設(shè)置：
本文用的是direct cycle分析步
展開 ABAQUS二維裂紋擴(kuò)展模擬詳解
需要注意的是，在ABAQUS中當(dāng)采用圍線積分（contour integral）來計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度因子時(shí)，在圍線積分的區(qū)域只能為四邊形或六面體單元，雖然裂紋尖端的網(wǎng)格為三角形單元，但其實(shí)際上是退化的四邊形單元（degenerated quad），后面將會(huì)介紹如何劃分裂尖網(wǎng)格。
為了在ABAQUS中定義裂紋，首先需要指定裂紋面（crack front）以及裂紋尖端（crack tip），對(duì)于通過ABAQUS創(chuàng)建的二維部件實(shí)例，裂紋前沿可以指定為幾何點(diǎn)，幾何邊線以及幾何面，裂紋尖端可以指定為幾何點(diǎn)，而對(duì)于外部導(dǎo)入的二維網(wǎng)格（orphan mesh），裂紋前沿可以指定為節(jié)點(diǎn)，單元邊和單元面，裂紋尖端尖端可以指定為節(jié)點(diǎn)。除此之外還需要指定裂紋面的法向矢量方向或者裂紋擴(kuò)展的方向，在ABAQUS中裂紋擴(kuò)展的方向也被稱為q向量，該向量將用于圍線積分的計(jì)算。裂紋的定義如圖3所示。
圖3 ABAQUS裂紋定義界面
為了在裂尖單元中引入奇異性，需要對(duì)單元節(jié)點(diǎn)進(jìn)行特殊的處理。如圖4所示，對(duì)于8節(jié)點(diǎn)的四邊形單元（二階單元，具有中間節(jié)點(diǎn)），首先ABAQUS會(huì)將四邊形單元的其中一條邊壓縮，假設(shè)該單元邊由節(jié)點(diǎn)a, b和c構(gòu)成，壓縮之后節(jié)點(diǎn)a, b和c將合并共同構(gòu)成裂紋尖端，隨后與裂紋尖端相連的兩條單元邊上的中間節(jié)點(diǎn)將會(huì)被移動(dòng)到距離裂紋尖端1/4處的位置。
展開 算例丨基于ABAQUS的滾子軸承保持架橫梁裂紋擴(kuò)展仿真分析
滾子軸承在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中會(huì)在滾動(dòng)體與保持架之間產(chǎn)生較大的沖擊載荷，導(dǎo)致應(yīng)力集中分布在保持架橫梁的彎折位置，誘發(fā)保持架裂紋的萌生與擴(kuò)展，影響軸承性能與壽命。針對(duì)這一問題，本案例建立了3D保持架橫梁有限元模型，仿真分析了保持架橫梁在連續(xù)沖擊載荷作用下的裂紋萌生與擴(kuò)展過程，結(jié)果顯示，保持架末端裂紋呈近似45?擴(kuò)展，結(jié)果為滾子軸承保持架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了有益指導(dǎo)。
一、問題描述
滾子軸承在運(yùn)行過程中，滾動(dòng)體在載荷區(qū)推動(dòng)保持架轉(zhuǎn)動(dòng)，而保持架在非承載區(qū)推動(dòng)滾動(dòng)體轉(zhuǎn)動(dòng)，滾動(dòng)體與保持架之間的載荷具有作用時(shí)間短，載荷幅值大的沖擊特征，而滾動(dòng)體與保持架的打滑加劇了兩者之間的沖擊程度，容易導(dǎo)致保持架橫梁在端部萌生裂紋與擴(kuò)展而發(fā)生斷裂，影響滾子軸承的服役性能和壽命。如圖1所示，滾動(dòng)體與保持架在區(qū)域A和B發(fā)生接觸，載荷分布面積較小，沖擊幅值較大，應(yīng)力容易在區(qū)域A、B、C和D區(qū)域集中分布，導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)裂紋萌生，在滾動(dòng)體的反復(fù)沖擊作用下，裂紋擴(kuò)展直至保持架橫梁斷裂。
圖1 保持架應(yīng)力集中區(qū)域A、B、C和D
二、有限元建模
擴(kuò)展有限元法(extended finite element method,XFEM)是1999年提出的一種求解不連續(xù)力學(xué)問題的數(shù)值方法, 它繼承了常規(guī)有限元法(CFEM)的所有優(yōu)點(diǎn), 在模擬界面、裂紋生長、復(fù)雜流體等不連續(xù)問題時(shí)特別有效, 短短幾年間得到了快速發(fā)展與應(yīng)用.
展開 
abaqus 未能定位裂紋尖端
大佬們，如圖xfem中未能定位裂紋尖端怎么解決
ABAQUS仿真復(fù)合材料修復(fù)裂紋板
我做的是用CFRP修復(fù)含裂紋鋼板的極限強(qiáng)度仿真 通俗的說就是 一塊含有裂紋的鋼板 用粘合劑把復(fù)合材料貼上去 最好拉伸鋼板 根據(jù)載荷位移曲線 確定修復(fù)后裂紋鋼板的極限強(qiáng)度 請(qǐng)問有大佬會(huì)做嗎 有償指導(dǎo)一下 聯(lián)系電話15730888781 微信xxy15730888781
ABAQUS利用Cohesive單元模擬多晶材料沿晶裂紋
沿晶斷裂是指金屬材料中的裂紋沿晶界擴(kuò)展而產(chǎn)生的一種斷裂。當(dāng)沿晶斷裂斷口形貌呈粒狀時(shí)又稱晶間顆粒斷裂。多數(shù)情況下沿晶斷裂屬于脆性斷裂，但也可能出現(xiàn)韌性斷裂，如高溫蠕變斷裂。當(dāng)金屬或合金沿晶界析出連續(xù)或不連續(xù)的網(wǎng)狀脆性相時(shí)，在外力的作用下，這些網(wǎng)狀脆性相將直接承受載荷，很易于破碎形成裂紋并使裂紋沿晶界擴(kuò)展，造成試樣沿晶界斷裂，它是完全脆性的正斷。
在ABAQUS中可以利用Cohesive單元實(shí)現(xiàn)多晶體沿晶開裂，首先在ABAQUS中建立多晶體模型，然后在晶界插入cohesive單元，賦予cohesive單元損傷演化材料屬性，即可實(shí)現(xiàn)沿晶開裂。
展開 ABAQUS對(duì)裂紋模擬的探討
但在模擬過程中遇到了大量問題,下述主要討論模擬裂紋開裂時(shí)其前處理過程中模型建立的要點(diǎn)及后處理過程中斷裂判據(jù)的運(yùn)用方法,在計(jì)算中如果網(wǎng)格變形過大,計(jì)算結(jié)果將失真或無法收斂,這時(shí)就需要進(jìn)行網(wǎng)格重組。
