ABAQUS疲勞長度的案例
abaqus如何提取裂紋長度
請(qǐng)問各位大佬，abaqus使用XFEM方法用direct cycle 模擬疲勞裂紋擴(kuò)展，在后處理中怎么提取裂紋擴(kuò)展過程中每擴(kuò)展一步的裂紋長度a，疲勞循環(huán)次數(shù)N和裂紋能量釋放率G
關(guān)于Abaqus UEL中RHS數(shù)組長度大于單元總自由度數(shù)的一些解釋
在Abaqus中，用戶自定義元素子程序（UEL）的開發(fā)需要遵循一些特定的規(guī)則和約定。其中一個(gè)關(guān)鍵約定是關(guān)于子程序中的RHS（右手邊）向量的維數(shù)，我最近在嘗試用UEL做一些二次開發(fā)，也發(fā)現(xiàn)了RHS向量的維數(shù)比單元的總自由度數(shù)多了4個(gè)這一現(xiàn)象，結(jié)合在站內(nèi)一些同行的猜測，我認(rèn)為這可能是由于Abaqus的內(nèi)部工作方式所導(dǎo)致的。
首先，有同行懷疑是因?yàn)橛昧怂墓?jié)點(diǎn)單元，所以多了四個(gè)，我開發(fā)的單元是12個(gè)節(jié)點(diǎn)的，依然多了四個(gè)維度，因此排除是單元內(nèi)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)導(dǎo)致的。
在Abaqus中，RHS向量的維數(shù)實(shí)際上包括了除了單元的位移自由度外的其他項(xiàng)，這些項(xiàng)用于處理多種情況，例如：
體積力和表面力的計(jì)算：RHS向量可能包括用于計(jì)算體積力和表面力的額外自由度。這些自由度用于存儲(chǔ)單元內(nèi)的體積力和表面力的貢獻(xiàn)。
約束和邊界條件：Abaqus可能需要額外的自由度來處理約束條件和邊界條件，以確保數(shù)值穩(wěn)定性和正確的求解結(jié)果。
內(nèi)部狀態(tài)變量：某些材料模型和非線性分析可能需要存儲(chǔ)和更新一些內(nèi)部狀態(tài)變量，這些變量也可以占用RHS向量中的額外位置。
因此，RHS向量的維數(shù)不僅僅包括單元的位移自由度，還包括其他與分析和模型特性相關(guān)的項(xiàng)。這是Abaqus設(shè)計(jì)的一部分，旨在確保通用性和可擴(kuò)展性，以處理各種復(fù)雜的問題。其中我認(rèn)為可擴(kuò)展性是一項(xiàng)比較重要的應(yīng)用，我目前所做的工作可能會(huì)利用到這一點(diǎn)，等有結(jié)果了會(huì)繼續(xù)更新。
展開 疲勞分析|Abaqus Goodman方法案例操作 附ABAQUS疲勞分析簡介下載
Abaqus/View結(jié)果讀取
讀取分析歷程中的最大交變應(yīng)力和最小交變應(yīng)力云圖
新建場變量：Alternating Stress和Mean Stress
根據(jù)公式：
在Abaqus后處理新建場變量
輸出場變量值到Excel
針對(duì)新建場，輸出單元積分點(diǎn)對(duì)應(yīng)的交變應(yīng)力和平均應(yīng)力，并輸出到Excel，與Goodman圖一并繪制。
上圖，
仿真所得單元積分點(diǎn)落到
曲線的上方或下方，
處于上方為疲勞壽命沒達(dá)到
臨
界曲值
10
E5
次。
下載地址：ABAQUS疲勞分析簡介
ABAQUS低周循環(huán)疲勞LCF模擬三維疲勞裂紋擴(kuò)展一些經(jīng)驗(yàn) ￥2.6
ABAQUS中的LCF(LOW CYCLE FATIGUE功能結(jié)合XFEM和PARIS法則可以模擬裂紋的疲勞擴(kuò)展，計(jì)算裂紋每前進(jìn)一步所需要的循環(huán)次數(shù)。下面給出了具體的C3、C4與Paris參數(shù)的計(jì)算過程，和自己看論文等的一些總結(jié)與經(jīng)驗(yàn)，關(guān)于step的一些調(diào)整等，后面做了一個(gè)三維平板的案列，案例參考文獻(xiàn)中的參數(shù)，結(jié)果與文獻(xiàn)中較為符合，參考文獻(xiàn)和CAE也給出。
聯(lián)合ABAQUS與Fe-safe的隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析（隨機(jī)疲勞理論及有限元軟件操作講解） ￥25
4.3.2 隨機(jī)振動(dòng)分析結(jié)果
由Abaqus計(jì)算隨機(jī)振動(dòng)，獲得均方根（RMS）應(yīng)力，Mises均方根應(yīng)力如圖9所示。最大應(yīng)力位置出現(xiàn)在靠近固定的拐角處。故振動(dòng)疲勞分析重點(diǎn)留意此區(qū)域附近。
4.3.3 隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析結(jié)果
使用fe-safe計(jì)算振動(dòng)疲勞壽命，獲得算例最短的振動(dòng)時(shí)間 T=10E+4.52=33113秒 ，算例模型中最短壽命區(qū)域與隨機(jī)振動(dòng)分析結(jié)果相吻合。
5. 結(jié)論
本文介紹隨機(jī)疲勞壽命分析的基礎(chǔ)理論，并使用有限元軟件ABAQUS與Fe-safe聯(lián)合仿真技術(shù)，在基于PSD譜上，對(duì)某一啞鈴狀板梁進(jìn)行了隨機(jī)振動(dòng)疲勞壽命仿真分析，同時(shí)也介紹了該聯(lián)合仿真分析的流程。在分析結(jié)果中，對(duì)比了隨機(jī)振動(dòng)仿真的RMS計(jì)算結(jié)果和fe-safe隨機(jī)疲勞壽命的計(jì)算結(jié)果，評(píng)估分析結(jié)果的可信度。此疲勞仿真分析技術(shù)對(duì)產(chǎn)品的開發(fā)有著重要的幫助，可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段有效控制其疲勞壽命, 指導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。
此外，后期我會(huì)補(bǔ)充一些實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用案例，為讀者在解決實(shí)際的工程問題中提供一定的參考,敬請(qǐng)期待！
參考文獻(xiàn)
[1] 劉龍濤，李傳日，程祺. 某結(jié)構(gòu)件的隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析[J]. 振動(dòng)與沖擊，2013, 32(21)
[2] 林 明，謝里陽. 疲勞壽命預(yù)測頻域方法分析與比較[J]. 失效分析與預(yù)防，2016，11(5)
[3] 楊萬均，施榮明. 隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力幅值的分布規(guī)律[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2011，27(6)
[4] 李西順. 基于OptiStruct的電動(dòng)汽車電池包振動(dòng)疲勞分析. Altair技術(shù)大會(huì)優(yōu)秀論文
[5] 達(dá)索公司. Abaqus Analysis User's Manual.
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而 Abaqus 作為一款強(qiáng)大的有限元分析軟件，在處理疲勞分析和擴(kuò)展有限元法（XFEM）方面有著卓越的表現(xiàn)。
一、Abaqus 中的疲勞分析
疲勞是指材料在循環(huán)載荷作用下，經(jīng)過一定次數(shù)的循環(huán)后，產(chǎn)生裂紋并逐漸擴(kuò)展，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效的現(xiàn)象。Abaqus 提供了全面的疲勞分析工具，可以幫助工程師預(yù)測結(jié)構(gòu)在疲勞載荷下的壽命。
疲勞分析方法
應(yīng)力壽命法：基于材料的 S-N 曲線，通過計(jì)算結(jié)構(gòu)在循環(huán)載荷下的應(yīng)力范圍，來預(yù)測結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。
應(yīng)變壽命法：考慮材料的塑性變形，通過計(jì)算結(jié)構(gòu)在循環(huán)載荷下的應(yīng)變范圍，來預(yù)測結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。
裂紋擴(kuò)展法：基于斷裂力學(xué)理論，通過計(jì)算裂紋在循環(huán)載荷下的擴(kuò)展速率，來預(yù)測結(jié)構(gòu)的剩余壽命。
疲勞分析流程
定義材料屬性：包括彈性模量、泊松比、屈服強(qiáng)度、疲勞性能參數(shù)等。
建立有限元模型：根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)建立幾何模型，并進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
施加載荷和邊界條件：根據(jù)實(shí)際工況，施加循環(huán)載荷和邊界條件。
進(jìn)行疲勞分析：選擇合適的疲勞分析方法，設(shè)置分析參數(shù)，進(jìn)行疲勞分析。
查看分析結(jié)果：查看結(jié)構(gòu)的疲勞壽命、損傷分布等結(jié)果，評(píng)估結(jié)構(gòu)的可靠性。
二、Abaqus 中的 XFEM
擴(kuò)展有限元法（XFEM）是一種用于模擬裂紋擴(kuò)展的數(shù)值方法。與傳統(tǒng)的有限元法相比，XFEM 不需要對(duì)裂紋進(jìn)行重新網(wǎng)格劃分，可以有效地模擬裂紋的任意路徑擴(kuò)展。
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<div contenteditable="false" width="100%">2024 年 8 月出版</div><div contenteditable="false" width="100%">MP4 |視頻：h264、1280×720 |音頻：AAC，44.1 KHz，2</div><div contenteditable="false" width="100%">通道 類型：在線學(xué)習(xí) |語言： 英語 |持續(xù)時(shí)間： 28 講座 （ 2h 58m ） |大小： 1.7 GB</div><div contenteditable="false" width="100%">使用 XFEM 方法和 ABAQUS 中的巴黎定律進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展（直接循環(huán)低周疲勞方法）</div><div contenteditable="false" width="100%">你將學(xué)習(xí)什么：</div><div contenteditable="false" width="100%">斷裂力學(xué)導(dǎo)論（理論有限元法（FEM）和擴(kuò)展有限元法（XFEM）（（理論））疲勞裂紋增長）（理論））ABAQUS一般解釋</div><div contenteditable="false" width="100%">疲勞模型創(chuàng)建“如何定義XFEM，如何實(shí)施巴黎法，定義預(yù)裂紋長度和位置，直接循環(huán)以及如何控制精度。</div><div contenteditable="false" width="100%">三個(gè)不同的操作案例：</div><div contenteditable="false" width="100%">如何處理穩(wěn)態(tài)裂紋以計(jì)算 SIF 等斷裂力學(xué)參數(shù)。
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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
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本例展示基于功率譜密度曲線（PSD）的電池組疲勞分析，即針對(duì)隨機(jī)振動(dòng)的疲勞壽命 分析。
1 問題設(shè)定 一塊電池組，尺寸為 70mm x 175mm x 400mm。該電池組的兩端共有 6 個(gè)端點(diǎn)，分別受 到垂直于電池組平面的激勵(lì)作用，且激勵(lì)的加速度功率譜密度曲線（ASD）相同。 由于在隨機(jī)振動(dòng)基于線性動(dòng)力學(xué)原理，因此電池，PC 材料等采用實(shí)體建模，其他鈑金 采用殼單元建模， 設(shè)定相關(guān)的 fastener 點(diǎn)焊單元，coupling 耦合單元和 tie 約束，建立零件 和零件之間相應(yīng)的連接關(guān)系。
兩端所對(duì)應(yīng)的 PSD 譜線如下圖。請(qǐng)注意該曲線的頻率截?cái)嘣?200Hz 處。
2 分析過程 一般來說，針對(duì)隨機(jī)振動(dòng)的疲勞分析包含兩大步。第一步是在 Abaqus 中完成固有模態(tài) 和掃頻兩個(gè)計(jì)算；第二步是把這兩個(gè)計(jì)算結(jié)果與 PSD 曲線一起輸入 fe-safe，運(yùn)行若干設(shè)置 后完成疲勞分析，得到相關(guān)結(jié)果。
以下內(nèi)容包含完整的詳細(xì)的電池包跌落仿真分析 附件為完整教程和CAE模型文件.rar
展開 abaqus與fatigue結(jié)合疲勞分析
abaqus與fatigue結(jié)合疲勞分析
為如圖1所示的中心孔板，材料為LY12-CZ，板寬50mm,孔直徑為8mm，板厚1mm。LY12-CZ鋁板彈性模量E=68GPa，強(qiáng)度極限σb=482MPa。在板的兩邊施加1MPa的均布拉應(yīng)力。
圖1 中心孔板結(jié)構(gòu)示意圖
1、應(yīng)力計(jì)算結(jié)果與分析
對(duì)上述模型進(jìn)行有限元計(jì)算，結(jié)果應(yīng)力云圖如圖2所示。
圖2 應(yīng)力云圖
2、*.Fil文件說明
*.fil文件是ABAQUS的一種二進(jìn)制輸出文件，供其他軟件（如Patran）后處理使用，如生成X-Y曲線，制作二維表格等，可以輸出的項(xiàng)目包括：單元、節(jié)點(diǎn)、接觸面、能量、模態(tài)、梁截面等的輸出信息，輸出的方法是在INP文件中增加輸出指令，
生成*.fil文件的步驟如下
對(duì)ABAQUS/Standard，可以直接輸出.fil文件，步驟如下：
在inp文件中，step步驟之后， end step步驟之前，加上以下內(nèi)容：
*NODE FILE
RF,U,V
**輸出節(jié)點(diǎn)的作用力(RF)，位移(U,V)到*.fil中
*EL FILE
S,E
**輸出單元應(yīng)力(S)，應(yīng)變(E)到*.fil中
在abaqus的job界面重新運(yùn)行inp文件，即可得到對(duì)應(yīng)的fil文件
3、疲勞壽命估算
疲勞壽命估算需用到MSC.Patran軟件中的MSC.Fatigue模塊。如圖3所示，MSC.Fatigue位于MSC.Patran的Tools菜單下，點(diǎn)擊Main Interface即可進(jìn)入MSC.Fatigue模塊主界面。
圖3 在MSC.Patran中進(jìn)入MSC.Fatigue界面
對(duì)結(jié)構(gòu)施加的疲勞載荷譜見表1。
展開 ABAQUS關(guān)于疲勞分析的實(shí)例
有沒有ABAQUS關(guān)于疲勞分析的實(shí)例呢？剛剛才接觸一點(diǎn)頭緒都還沒，希望做過這方面的能夠指教，謝謝
ABAQUS能進(jìn)行疲勞試驗(yàn)?zāi)M嗎
可以使用Python腳本或者用戶子程序模擬疲勞試驗(yàn)，獲取應(yīng)力-壽命數(shù)據(jù)嗎
Abaqus-Fesafe疲勞計(jì)算過程詳解
Fesafe是一款高級(jí)疲勞耐久性分析和信號(hào)處理的軟件，它是多軸疲勞分析解決方案的領(lǐng)導(dǎo)者，算法先進(jìn)，功能全面細(xì)致，是世界公認(rèn)精度較高的疲勞分析軟件。
Abaqus結(jié)合Fesafe計(jì)算疲勞強(qiáng)度操作過程如下：
1、根據(jù)疲勞載荷譜完成有限元分析，得到各種疲勞載荷下的應(yīng)力狀態(tài)
2、在Fesafe中依次完成以下設(shè)置，計(jì)算得到強(qiáng)度因子。
對(duì)于結(jié)構(gòu)部件較復(fù)雜的幾何模型，不同材料需要設(shè)置不同的集合，便于Fesafe中順利完成材料參數(shù)設(shè)置。如果沒有材料S-N曲線的具體參數(shù)，可以利用軟件自帶的功能計(jì)算S-N曲線，輸入彈性模量及抗拉極限即可。對(duì)于疲勞載荷譜較復(fù)雜的，fesafe中要設(shè)置多個(gè)block完成相應(yīng)工況分析。
具體操作過程見視頻：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10141
結(jié)合第一期入門教程，祝您快速掌握Abaqus-Fesafe疲勞計(jì)算流程，并獨(dú)立完成絕大部分工程問題分析。
技術(shù)鄰：小月
展開 abaqus低周疲勞荷載學(xué)習(xí)筆記
low cycle fatigue1.zip
可以關(guān)注抖音abaquser
Abaqus Cohesive單元的疲勞UMAT子程序
圖1 雙線性本構(gòu)
圖2 指數(shù)型本構(gòu)
常規(guī)的內(nèi)聚力模型主要用來描述材料的靜力破壞行為，在此基礎(chǔ)上許多學(xué)者通過將疲勞損傷引入內(nèi)聚力模型中來模擬材料的疲勞失效行為。Abaqus內(nèi)置的內(nèi)聚力模型并未考慮循環(huán)載荷下的疲勞損傷，因此需要通過編寫UMAT子程序來實(shí)現(xiàn)循環(huán)載荷下的疲勞內(nèi)聚力模型。
Roe提出了一種不可逆的內(nèi)聚力模型來模擬界面的疲勞裂紋擴(kuò)展行為。單調(diào)載荷下牽引力和位移之間符合指數(shù)關(guān)系
單調(diào)載荷下的損傷增量
同時(shí)，Roe提出了一種循環(huán)載荷下的損傷演化方程，將疲勞損傷與牽引力和累積位移聯(lián)系起來。
于是總損傷可以表示為
在Roe研究的基礎(chǔ)上，Emilio通過UEL編寫了考慮疲勞損傷的內(nèi)聚力模型，但是其只考慮了法向的疲勞損傷，同時(shí)UEL在ABAQUS中的前后處理都不太方便，因此本文在前人研究的基礎(chǔ)上(增加了兩個(gè)假設(shè)，1，卸載過程經(jīng)過原點(diǎn)；2，卸載時(shí)不產(chǎn)生疲勞損傷)編寫了考慮內(nèi)聚力模型法向和切向疲勞損傷的UMAT子程序。
通過子程序計(jì)算得到的結(jié)果如圖3-圖7所示
圖3 單向加載曲線
圖4 法向循環(huán)載荷下的響應(yīng)
圖5 切向循環(huán)載荷下的響應(yīng)
圖6 循環(huán)彎曲載荷下的損傷演化和裂紋擴(kuò)展
圖7 循環(huán)載荷下的DCB試件裂紋擴(kuò)展
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