abaqus裂紋尖端的案例
ABAQUS直裂紋、斜裂紋圍道積分計算裂紋尖端J積分
之前算過一個關于裂紋擴展的問題，當時創建裂紋選擇的是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，至于動態擴展問題，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。
部分試件的應力分布及J積分結果如圖所示：
ABAQUS裂紋尖端應變、裂紋擴展模擬及問題
前幾天有人問我ABAQUS做焊點分析，我一看他給我的一片文獻，其實是用ABAQUS做裂紋擴展分析。之前也沒接觸過裂紋分析，于是照貓畫虎做了個算例，但是裂紋沒有擴展。
ABAQUS做裂紋有三種方法：contour integral，擴展有限元及VCCT法，這里用了contour integral法。
如圖所示，V形楔形處有一個預制裂紋，是采用Interaction模塊的assign seam設定的，裂紋的擴展面及方向是通過crack來設定的，類型為contour integral。材料模型定義了塑性應力-應變關系，彈性參數、GTN參數、脆性失效參數等。模型上的兩個孔，一個固支、一個勻速拉。預期當裂紋尖端的單元變形達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，進行適當的partition
定義材料：分別定義了elastic彈性參數、plastic真實應力-應變關系、GTN模型參數、脆性失效參數（包括一個叫演化參數）。
定義預制裂紋、定義裂紋擴展面、方向，定義失效單元的generation。
邊界條件，提交job，查看結果。
結果：預期模型在塑性變形不是很大時就會產生裂紋擴展，但是模型產生了很大塑性變形后仍然沒有發生失效。
Mises應力場：
x方向正應力場
x方向真實應變場
x方向塑性應變場
裂紋尖端應變的結果還是挺漂亮的，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 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
基于ANSYS的裂紋尖端應力強度
基于ANSYS的裂紋尖端應力強度
a 裂紋尖端應力強度KI研究的意義
b 裂紋尖端KI的計算方法
c 裂紋尖端應力奇異性處理
d ANSYS計算過程及結果
1、裂紋尖端斷裂力學參數研究意義
v 隨著現代高強材料和大型結構的廣泛應用，一些按傳統強度理論和常規方法設計、制造的產品，發生了不少重大斷裂事故。 v20世紀50年代，美國北極星導彈固體燃料發動機發射時發生低應力脆斷。 v1965年，英國某大型合成塔在水壓試驗時斷裂成兩段。 事故調查發現 →斷裂起源于構件中裂紋
va 傳統的強度理論
缺陷：傳統強度理論并沒有考慮材料中是否有缺陷，對有缺陷的材料，對其安全可靠性不能做出正確的判斷。
b v工程中常見的幾種裂紋
K反映了裂紋尖端應力場的強弱程度
c K斷裂準則
為材料的斷裂韌性
(1)確定含裂紋構件的臨界載荷。G，a，KIC → Fc
(2) 確定裂紋的極限尺寸。G，F，KIC → a
(3) 確定帶裂紋構件的安全性。
2、裂紋尖端KI的計算方法
解析法
f(a,w,…)為幾何修正系數
缺陷：適用于幾何簡單的板類，桿類，梁類構件；對于較復雜得構件，無法得到正確的解析解 。
結論：
v驗證了1/4節點處理裂紋尖端奇異性是可以的。 v
在數值法計算中，隨著平板尺寸的增大，KI的值逐漸接近于解析值。
展開 
如何在裂紋尖端建奇異單元
如何在裂紋尖端建奇異單元，我只知道在interaction里建crack時有個奇異性設置，里面有提到倒坍單元。可是我選了倒塌單元，然后在mesh中劃分網格時，只是將邊上結點從原來的二分之一移到四分之一。沒有出現三角形（我用的是八節點四邊形單元），我該如何做才能讓它顯示為三角形，而結點數仍為8.
abaqus和franc3d疲勞裂紋擴展分析對比
精確估算出結構的疲勞壽命，確保結構在服役期內不發生疲勞失效是疲勞裂紋研究的目的。Abaqus和Franc3D均可以模擬循環載荷下的疲勞裂紋擴展行為，本文對兩者的模擬結果進行了對比分析。
Abaqus中可以通過直接循環法進行疲勞裂紋擴展分析，整個過程包含兩階段，（1）裂紋萌生階段；（2）裂紋擴展階段。
裂紋萌生準則如下
裂紋萌生后的擴展速度采用基于能量釋放率的Paris公式進行描述
Abaqus中通過設置關鍵字來引入裂紋擴展模型。
*Fracture Criterion,TYPE=FATIGUE,MIXED MODE BEHAVIOR=POWER(BK or REEDER)
Franc3D與Abaqus的區別在于裂紋描述方式上，abaqus采用擴展有限元方法來描述裂紋，Franc3D則通過自適應網格來描述裂紋。Franc3D內置了多種疲勞裂紋擴展速率模型，如下圖所示。
在計算疲勞裂紋擴展時，Abaqus和Franc3D本質上的物理機理是相同的，只是各自具體的實現方法有所區別。本文分別使用Abaqus和Franc3D模擬了含有預制裂紋平板的疲勞行為，并對模擬結果進行了對比。
Abaqus中模型的幾何形狀和加載方式如下圖所示。Abaqus計算出裂紋尖端的能量釋放率，并結合式(2)進行裂紋疲勞擴展分析。
Franc3D中的網格如下所示。Franc3D對裂紋尖端網格進行了楔形單元劃分，通過M-integral等方法計算出裂紋尖端的應力強度因子，結合Paris公式等進行疲勞裂紋擴展分析。
展開 ABAQUS二維裂紋擴展模擬詳解
需要注意的是，在ABAQUS中當采用圍線積分（contour integral）來計算應力強度因子時，在圍線積分的區域只能為四邊形或六面體單元，雖然裂紋尖端的網格為三角形單元，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，而對于外部導入的二維網格（orphan mesh），裂紋前沿可以指定為節點，單元邊和單元面，裂紋尖端尖端可以指定為節點。除此之外還需要指定裂紋面的法向矢量方向或者裂紋擴展的方向，在ABAQUS中裂紋擴展的方向也被稱為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，需要對單元節點進行特殊的處理。如圖4所示，對于8節點的四邊形單元（二階單元，具有中間節點），首先ABAQUS會將四邊形單元的其中一條邊壓縮，假設該單元邊由節點a, b和c構成，壓縮之后節點a, b和c將合并共同構成裂紋尖端，隨后與裂紋尖端相連的兩條單元邊上的中間節點將會被移動到距離裂紋尖端1/4處的位置。
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Abaqus XFEM疲勞裂紋擴展(基于Paris公式)教程
本文將詳細介紹在abaqus軟件中，利用擴展有限元（XFEM）實現疲勞裂紋擴展，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，預制裂紋，分析步設置，邊界條件設置）2.關鍵詞設置（裂紋擴展的Paris公式在abaqus中的換算）3.收斂問題。
1. 模型的建立
根據國標GB/T 6398-2017，金屬材料疲勞試驗疲勞裂紋擴展方法所規定的CT模型建模方法：
在abaqus中建模并且在中間畫好過渡線，可得：
再建一個預制裂紋（裂紋長度為1mm，你可以根據自己需要選擇長度）的模型：
材料賦予正常進行，賦予彈性和塑性就行，預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模型及預制裂紋兩個part，再將預制裂紋移動至裂紋尖端:
Step設置：
本文用的是direct cycle分析步
展開 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展而產生的一種斷裂。當沿晶斷裂斷口形貌呈粒狀時又稱晶間顆粒斷裂。多數情況下沿晶斷裂屬于脆性斷裂，但也可能出現韌性斷裂，如高溫蠕變斷裂。當金屬或合金沿晶界析出連續或不連續的網狀脆性相時，在外力的作用下，這些網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，即可實現沿晶開裂。
展開 Abaqus裂紋（Contour Integral）模擬注意事項
二、step模塊
定義好了裂紋相關參數后，我們需要返回step模塊定義輸出變量：
步驟：菜單/output/history output requests/create，domain：crack，可以輸出的值包括：J-integral，Ct-integral，stress intensity factor，T-stress
—J-integral ：用于應變率無關材料的準靜態分析過程，包括線彈性，非線性彈性，彈塑性材料（單調加載工況）的靜態分析。J-integral的優點是和積分路徑無關，從而可以避開尖端塑性區的影響。
—Ct-integral：用于蠕變分析（一般較少用到）
—應力強度因子：
o 只能用于分析線彈性材料，表示裂紋尖端的應力場強度；
o 有三個應力強度因子K1，K2，K3，分別對應于張開型，滑開型和撕開型裂紋的應力強度因子
o 在輸出應力強度因子時也會輸出一個J-integral值，因為算法不同，這個值和直接輸出的J-integral會略有差異；
o 方向判斷準則：Maximum tangential stress（在dat文件中輸出的MTS值就是通過這個準則算出的裂紋擴展方向），Maximum energy release rate（dat中用MERR表示），K2=0（dat中的K20）
—T-stress（表示裂紋尖端平行于裂紋面方向的應力）
展開 ABAQUS中的斷裂力學及裂紋分析(原創)
這是因為在ABAQUS中對應等于材料的屈服強度的是von Mises等效應力Se=Sy，因此在平面應變的條件下，xx方向的應力Sxx=Sy*pi/SRQT(3)>Sy, 而Syy=Sy*(2+pi)/SRQT(3), 大概是3倍的屈服應力。所以得到大于材料的屈服強度的xx及yy方向應力是正常的。2．為什么設置collapse element的時候對彈性分析在中間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對應的u field正好包含1/ SQRT(r)項，事實上這一方法在斷裂力學的數值模擬發展史上是很巧妙的一個發現，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對應的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的準則， softening準則目前只有linear和exponential，但對一般材料也夠用了。然后通過設置后處理display group可以看到裂紋擴展情況。裂紋擴展不是ABAQUS的強項，目前比較方便的只能用cohesive element，我做過幾個模型效果還可以，但對應的參數需要一定的實驗數據支持，否則做出來了也不知道對不對。
展開 
基于ABAQUS的滾子軸承保持架橫梁裂紋擴展仿真分析
XFEM與CFEM的最根本區別在于, 它所使用的網格與結構內部的幾何或物理界面無關, 從而克服了在諸如裂紋尖端等高應力和變形集中區進行高密度網格剖分所帶來的困難, 模擬裂紋生長時也無需對網格進行重新剖分.重點介紹XFEM的基本原理、實施步驟及應用實例等, 并進行必要的評述. 單位分解概念保證了XFEM的收斂, 基于此, XFEM通過改進單元的形狀函數使之包含問題不連續性的基本成分, 從而放松對網格密度的過分要求。
如圖2所示為滾子軸承保持架橫梁XFEM模型，局部裂紋布置在保持架橫梁末端，保持架橫梁長30 mm，寬度為2 mm，材料為鋼。在建模過程中，采用ANSA建立保持架橫梁健康狀態下的有限元模型，并將其以INP文件導入ABAQUS中，在PART中建立裂紋部件，并將其組合到一起，共121249個單元。
圖2 滾子軸承保持架XFEM模型
關鍵步驟如下：
1）如圖3所示為材料定義和裂紋擴展屬性定義；
圖3 材料定義和裂紋擴展屬性定義
2）如圖4所示為求解載荷步定義；
圖4 載荷步定義
3）如圖5所示為裂紋區域及裂紋位置定義；如圖6為裂紋Interaction定義；
圖5裂紋區域及裂紋位置定義
圖6 裂紋Interaction定義
4）如圖7所示為定義載荷與約束；
圖7 定義載荷與約束
5）如圖8所示求解。
圖8 求解
三
結果與討論
如圖9所示為保持架橫梁末端裂紋的擴展趨勢圖，結果顯示，初試裂紋深度為0.45 mm，垂直于保持架橫梁表面，施加載荷為708 N。
展開 基于ABAQUS的滾子軸承保持架橫梁裂紋擴展仿真分析
有限元建模技術
4.1 XFEM簡介
擴展有限元法(extended finite element method,XFEM)是1999年提出的一種求解不連續力學問題的數值方法, 它繼承了常規有限元法(CFEM)的所有優點, 在模擬界面、裂紋生長、復雜流體等不連續問題時特別有效, 短短幾年間得到了快速發展與應用. XFEM與CFEM的最根本區別在于, 它所使用的網格與結構內部的幾何或物理界面無關, 從而克服了在諸如裂紋尖端等高應力和變形集中區進行高密度網格剖分所帶來的困難, 模擬裂紋生長時也無需對網格進行重新剖分.重點介紹XFEM的基本原理、實施步驟及應用實例等, 并進行必要的評述. 單位分解概念保證了XFEM的收斂, 基于此, XFEM通過改進單元的形狀函數使之包含問題不連續性的基本成分, 從而放松對網格密度的過分要求[2]。
4.2 滾子軸承保持架XFEM建模
如圖2所示為滾子軸承保持架橫梁XFEM模型，局部裂紋布置在保持架橫梁末端，保持架橫梁長30 mm，寬度為2 mm，材料為鋼。在建模過程中，采用ANSA建立保持架橫梁健康狀態下的有限元模型，并將其以INP文件導入ABAQUS中，在PART中建立裂紋部件，并將其組合到一起，共121249個單元。
圖2 滾子軸承保持架XFEM模型
關鍵步驟如下，1）如圖3所示為材料定義和裂紋擴展屬性定義；
圖3 材料定義和裂紋擴展屬性定義
2）如圖4所示為求解載荷步定義；
圖4 載荷步定義
3）如圖5所示為裂紋區域及裂紋位置定義；如圖6為裂紋Interaction定義；
圖5裂紋區域及裂紋位置定義
圖6 裂紋Interaction定義
4）如圖7所示為定義載荷與約束；
圖7 定義載荷與約束
5）如圖8所示求解。
圖8 求解
4.
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出售模擬教程+cae文件
q1197538654
算例丨基于ABAQUS的滾子軸承保持架橫梁裂紋擴展仿真分析
XFEM與CFEM的最根本區別在于, 它所使用的網格與結構內部的幾何或物理界面無關, 從而克服了在諸如裂紋尖端等高應力和變形集中區進行高密度網格剖分所帶來的困難, 模擬裂紋生長時也無需對網格進行重新剖分.重點介紹XFEM的基本原理、實施步驟及應用實例等, 并進行必要的評述. 單位分解概念保證了XFEM的收斂, 基于此, XFEM通過改進單元的形狀函數使之包含問題不連續性的基本成分, 從而放松對網格密度的過分要求。
如圖2所示為滾子軸承保持架橫梁XFEM模型，局部裂紋布置在保持架橫梁末端，保持架橫梁長30 mm，寬度為2 mm，材料為鋼。在建模過程中，采用ANSA建立保持架橫梁健康狀態下的有限元模型，并將其以INP文件導入ABAQUS中，在PART中建立裂紋部件，并將其組合到一起，共121249個單元。
圖2 滾子軸承保持架XFEM模型
關鍵步驟如下：
1）如圖3所示為材料定義和裂紋擴展屬性定義；
圖3 材料定義和裂紋擴展屬性定義
2）如圖4所示為求解載荷步定義；
圖4 載荷步定義
3）如圖5所示為裂紋區域及裂紋位置定義；如圖6為裂紋Interaction定義；
圖5裂紋區域及裂紋位置定義
圖6 裂紋Interaction定義
4）如圖7所示為定義載荷與約束；
圖7 定義載荷與約束
5）如圖8所示求解。
圖8 求解
三、結果與討論
如圖9所示為保持架橫梁末端裂紋的擴展趨勢圖，結果顯示，初試裂紋深度為0.45 mm，垂直于保持架橫梁表面，施加載荷為708 N。
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