abaqus 界面裂紋的案例
原創(chuàng)#含有預(yù)制裂紋和弱化界面的映射網(wǎng)格模型的開裂分析
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</div><p>總結(jié)：使用映射網(wǎng)格模型+批量cohesive單元+隱式或顯示分析可以很好地模擬裂紋擴(kuò)展，而且使用映射網(wǎng)格對模型的整體收斂性是有很大幫助的</p><p><br></p><p>ABAQUS斷裂模擬收徒 ，保證快速學(xué)會各種ABAQUS斷裂模擬方法 1200/人（將享有各種插件以及程序，價值3000+、專門定制視頻、全程親自教學(xué)、各種模型調(diào)試及解答問題等等，傾囊相教）</p>
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）來計算應(yīng)力強(qiáng)度因子時，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，但其實際上是退化的四邊形單元（degenerated quad），后面將會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），對于通過ABAQUS創(chuàng)建的二維部件實例，裂紋前沿可以指定為幾何點，幾何邊線以及幾何面，裂紋尖端可以指定為幾何點，而對于外部導(dǎo)入的二維網(wǎng)格（orphan mesh），裂紋前沿可以指定為節(jié)點，單元邊和單元面，裂紋尖端尖端可以指定為節(jié)點。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，需要對單元節(jié)點進(jìn)行特殊的處理。如圖4所示，對于8節(jié)點的四邊形單元（二階單元，具有中間節(jié)點），首先ABAQUS會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a, b和c構(gòu)成，壓縮之后節(jié)點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)點將會被移動到距離裂紋尖端1/4處的位置。
展開 ABAQUS直裂紋、斜裂紋圍道積分計算裂紋尖端J積分
之前算過一個關(guān)于裂紋擴(kuò)展的問題，當(dāng)時創(chuàng)建裂紋選擇的是contour intergral，后來又有人咨詢我裂紋尖端J積分的計算問題。我才恍然大悟，其實圍道積分方法還是適用于計算裂紋尖端在某時刻的J積分，至于動態(tài)擴(kuò)展問題，還是交給XFEM吧（雖然也不太好）。
計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做焊點分析，我一看他給我的一片文獻(xiàn)，其實是用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。模型上的兩個孔，一個固支、一個勻速拉。預(yù)期當(dāng)裂紋尖端的單元變形達(dá)到某一個值時將刪除單元。
您看見了就給個意見唄。
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就會產(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：
x方向正應(yīng)力場
x方向真實應(yīng)變場
x方向塑性應(yīng)變場
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。
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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part，再將預(yù)制裂紋移動至裂紋尖端:
Step設(shè)置：
本文用的是direct cycle分析步
展開 ABAQUS界面相生成插件 ￥36
生成COH界面相網(wǎng)格部件
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支持中文路徑但是界面不漢化的技巧
Abaqus老鳥很多都不太喜歡軟件中文操作界面，比如我，中文界面完全無所適從，一個設(shè)置也要找半天。因此不愿意漢化，但是仿真項目較多的時候，又希望軟件能夠支持中文路徑，這樣在查找相關(guān)分析文件時就方便多了。
實際上，我們可以這樣做。首先將軟件漢化，關(guān)于軟件漢化的方法很多種，我是通過修改locale.txt文件實現(xiàn)的，打開之后便是這樣的界面。
Abaqus漢化界面
接下來，我們只需要將：\SIMULIA\Abaqus\6.10-1\Configuration\Xresources文件夾下的“zh_CN”文件夾刪掉即可
zh_CN 文件夾路徑
接下來打開軟件時會彈出兩個錯誤，不用理會，cae會正常啟動
這樣我們就可以使用英文軟件界面，但是又支持中文路徑了，so easy！
本帖上的技巧可能很多人都曉得，知道的自行繞道，容我水一貼，刷點存在感啊，各位大爺，見笑了??????
展開 Abaqus視圖界面顯示信息設(shè)置
2.菜單欄Viewport——Viewport Annotation Options...
3.然后彈出下圖中的窗口
4.每條控制界面顯示的地方如下圖所示。
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，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，即可實現(xiàn)沿晶開裂。
展開 Abaqus隨機(jī)多面體骨料及界面過渡區(qū)ITZ三維模型建模
建模教程
首先采用CAD隨機(jī)多面體&過渡區(qū)3D插件進(jìn)行模型的構(gòu)建，模型構(gòu)建時只需要設(shè)置好相應(yīng)的建模參數(shù)，插件會自動在AutoCAD軟件內(nèi)建立起隨機(jī)分布的三維多面體與界面過渡區(qū)（ITZ）模型，隨機(jī)多面體及界面過渡區(qū)的厚度等模型參數(shù)均可指定。
隨機(jī)多面體模型的建立，實現(xiàn)多面體骨料以及多面體三維過渡區(qū)的幾何模型：
有限元模型
在AutoCAD軟件內(nèi)將外部基體、骨料、過渡區(qū)分別導(dǎo)出為iges格式文件，在Abaqus內(nèi)對這三份文件分別導(dǎo)入部件，并進(jìn)行裝配：
建立起隨機(jī)多面體骨料及界面過渡區(qū)的Abaqus幾何模型：
后續(xù)可進(jìn)行模型的力學(xué)分析等。
建模插件：
CAD_隨機(jī)多面體&過渡區(qū)插件
展開 
ABAQUS圓柱容器內(nèi)三維球體重力堆積含有ITZ界面模型
本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立球體重力密堆積三維模型，模型采用圓柱體試件，包含界面過渡區(qū)ITZ部件，可用于超高骨料占比的混凝土細(xì)觀幾何建模。
圓柱體試件內(nèi)的球體密堆積及ITZ等部件采用CAD球體密堆積_圓柱體試件3D插件在AutoCAD軟件內(nèi)參數(shù)化建模生成。插件可設(shè)置三組粒徑范圍的球體顆粒，并可指定每組粒徑的占比。在本案例中為方便網(wǎng)格劃分，將球體間的最小間距設(shè)置為2毫米，界面過渡區(qū)ITZ厚度設(shè)置為1毫米，如需獲取更高的骨料占比，可將上述兩個參數(shù)調(diào)小，來實現(xiàn)更為密集的骨料堆積狀態(tài)。
將CAD中生成的球體密堆積骨料、空心球ITZ部件、圓柱體水泥砂漿基體分別導(dǎo)出為iges格式文件，三部分模型在CAD內(nèi)分圖層繪圖，可方便的批量導(dǎo)出。
將三份iges文件以部件的形式導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)，建立混凝土細(xì)觀中的砂漿、粗骨料、ITZ部件。
為各個部件分別設(shè)置材料，如水泥砂漿及界面過渡區(qū)ITZ均可采用混凝土損傷塑性材料參數(shù)，這里使用EasyCDP插件快速設(shè)置CDP材料屬性。
將混凝土細(xì)觀中的骨料、砂漿、ITZ部件進(jìn)行裝配，插件建模時已將各部件的位置進(jìn)行了對齊，因此裝配后無需再次移動。
根據(jù)模擬工況的需要設(shè)置分析步并施加載荷邊界條件等，并進(jìn)行網(wǎng)格劃分。網(wǎng)格劃分時建議單元尺寸應(yīng)接近建模時在插件中設(shè)置的最小間距及界面層厚參數(shù)，以確保網(wǎng)格質(zhì)量。
展開 Abaqus裂紋（Contour Integral）模擬注意事項
本帖主要側(cè)重于介紹裂紋定義過程中各個選項的意義，具體的操作過程很多高手做了很好的教程，至于斷裂力學(xué)理論推薦大家看一下沈成康寫的《斷裂力學(xué)》一書。
裂紋的定義和輸出需要用到interaction模塊和step模塊：
一、Interaction模塊
1.1 預(yù)制裂紋（步驟：菜單/special/crack/assign seam）
注意：并不是作裂紋分析都要定義seam，如果你的裂紋不是一條縫，而是一個缺口，則不需要assign seam，直接走下一步（定義裂紋）就行。
展開 ABAQUS中的斷裂力學(xué)及裂紋分析(原創(chuàng))
這是因為在ABAQUS中對應(yīng)等于材料的屈服強(qiáng)度的是von Mises等效應(yīng)力Se=Sy，因此在平面應(yīng)變的條件下，xx方向的應(yīng)力Sxx=Sy*pi/SRQT(3)>Sy, 而Syy=Sy*(2+pi)/SRQT(3), 大概是3倍的屈服應(yīng)力。所以得到大于材料的屈服強(qiáng)度的xx及yy方向應(yīng)力是正常的。2．為什么設(shè)置collapse element的時候?qū)椥苑治鲈谥虚g就一個點而要把單元邊上的中點移到1/4處，但彈塑性分析卻要在中間設(shè)置一圈點并且保持單元邊上的中點位置不變呢？這個其實不是隨便定的，在有限元中分析裂紋時，對彈性分析需要模擬裂尖1/SQRT(r)的奇異性，這樣在把單元邊上的中點移到1/4處后計算出來的等參單元拉格郎日型函數(shù)對應(yīng)的u field正好包含1/ SQRT(r)項，事實上這一方法在斷裂力學(xué)的數(shù)值模擬發(fā)展史上是很巧妙的一個發(fā)現(xiàn)，至今仍然被廣泛采用。至于理想彈塑性分析需要模擬裂尖1/r的奇異性, 這樣大家都知道在把單元邊上的點放在到1/2處后計算出來的正常的等參單元拉格郎日型函數(shù)對應(yīng)的u field包含1/ r項, 可以模擬彈塑性分析需要的裂尖1/r的奇異性。所以在看似動手點幾下就能實現(xiàn)的分析模式后面有很清楚漂亮的理論作支持。還有就是比較新的cohesive element單元。需要定義damage initiation和evolution的準(zhǔn)則， softening準(zhǔn)則目前只有l(wèi)inear和exponential，但對一般材料也夠用了。然后通過設(shè)置后處理display group可以看到裂紋擴(kuò)展情況。裂紋擴(kuò)展不是ABAQUS的強(qiáng)項，目前比較方便的只能用cohesive element，我做過幾個模型效果還可以，但對應(yīng)的參數(shù)需要一定的實驗數(shù)據(jù)支持，否則做出來了也不知道對不對。
展開 ABAQUS隨機(jī)球體骨料及界面過渡區(qū)混凝土軸壓破壞
混凝土中粗骨料與水泥砂漿之間的界面過渡區(qū)（ITZ）損傷是混凝土在荷載下發(fā)生破壞的主要因素，骨料與水泥漿體的粘結(jié)界面層損傷規(guī)律對混凝土細(xì)觀損傷研究具有重要意義。本案例通過CAD隨機(jī)球體顆粒&過渡區(qū)3D插件建立球體骨料及界面過渡區(qū)三維細(xì)觀混凝土模型，并將模型導(dǎo)入ABAQUS內(nèi)，通過Concrete Damaged Plasticity Model，研究細(xì)觀混凝土在軸壓荷載下ITZ及水泥砂漿的損傷演化規(guī)律。
在AutoCAD軟件內(nèi)，采用CAD隨機(jī)球體顆粒&過渡區(qū)3D V1.0插件建立隨機(jī)投放的球體粗骨料、界面過渡區(qū)(ITZ)部件及水泥砂漿基體三維模型，并將粗骨料、ITZ與水泥砂漿分別導(dǎo)出為.iges格式文件備用。
將導(dǎo)出的模型文件以部件的形式導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)。
對骨料、ITZ、砂漿分別指定材料，其中砂漿及界面過渡區(qū)均采用CDP模型。
新建離散剛體殼部件，作為試件的荷載施加板，并將其與試件裝配為整體。設(shè)置相互作用，通過參考點創(chuàng)建耦合約束，設(shè)置加載板與試件的接觸，接觸類型選用表面與表面接觸，并設(shè)置罰。
將下板設(shè)置為固定約束，上板添加豎向位移。
對球體骨料及界面過渡區(qū)混凝土模型劃分網(wǎng)格。
創(chuàng)建并提交作業(yè)，查看結(jié)果。
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