斷裂仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-08-16
斷裂仿真的視頻教程
ABAQUS材料斷裂與失效系列 之 基于Cohesive方法的斷裂仿真
-晶體拉伸斷裂仿真 課程案例： 【雙懸臂梁撕裂模型】 通常實(shí)驗(yàn)中通過(guò)該方法測(cè)試獲得材料膠結(jié)面的I型開(kāi)裂斷裂參數(shù)。
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abaqus案例：Voronoi與FDEM結(jié)合的晶體斷裂仿真專(zhuān)題
1、專(zhuān)題概述 2、POLARIS_Voronoi插件介紹 3、POLARIS_InsertCohElem插件介紹 4、案例：拉伸彈塑性斷裂仿真（二維多邊形） 5、案例：切削仿真（三維多棱柱） 6、案例：圓柱壓縮破碎仿真（三維多面體） 【案例：晶體拉伸斷裂仿真】 本例采用ABAQUS/Standard隱式計(jì)算方法，模型為平面二維多邊形，Voronoi控制點(diǎn)的分布是非均勻的
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斷裂仿真的實(shí)例教程
《ABAQUS中泰森多邊形Voronoi和有限離散元FDEM結(jié)合的晶體斷裂仿真》
作者：星辰北極星
這個(gè)專(zhuān)題是依托于POLARIS_Voronoi插件制作的一套仿真案例視頻，講述Voronoi多邊形結(jié)合FDEM在晶體仿真中的一些應(yīng)用；FDEM是FEM和DEM的一個(gè)組合縮寫(xiě)，也就是“有限離散元方法”，結(jié)合了有限元和離散元的特征，在ABAQUS中主要通過(guò)大量嵌入Cohesive單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，這一方法目前廣泛應(yīng)用于巖石、玻璃、陶瓷等脆性材料的破碎仿真。
【課程內(nèi)容】
第1章：課程概述
第2章：POLARIS插件
2.1 POLARIS_Voronoi插件介紹
2.2 POLARIS_InsertCohElem插件介紹
第3章：ABAQUS-Standard隱式分析案例
3.1 基于Cohesive單元的彈塑性斷裂仿真基礎(chǔ)
3.2 平面二維晶體試件的彈塑性拉伸斷裂仿真（二維多邊形）
第4章：ABAQUS-Explicit顯式分析案例
4.1 晶體試件的切削仿真（三維多棱柱）
4.2 圓柱多晶體試件的壓縮破碎仿真（三維多面體）
【案例：晶體拉伸斷裂仿真】
本例采用ABAQUS/Standard隱式計(jì)算方法，模型為平面二維多邊形，Voronoi控制點(diǎn)的分布是非均勻的，兩邊密，中間稀疏，類(lèi)似于金屬材料經(jīng)過(guò)表面處理后的晶粒細(xì)化，這種模型需要人為指定晶體控制點(diǎn)位置才能實(shí)現(xiàn)；此外，模型中的實(shí)體單元采用彈塑性材料的，因此是一種基于Cohesive方法的彈塑性斷裂分析的案例（本案例已經(jīng)添加到Cohesive專(zhuān)題中）。
【案例：晶體切削仿真】
本例采用ABAQUS/Explicit顯式動(dòng)力學(xué)分析方法。
展開(kāi) <p>個(gè)人長(zhǎng)期從事功能涂層/防護(hù)涂層設(shè)計(jì)及失效分析研究，在斷裂仿真方面累積十多年經(jīng)驗(yàn)，在熱障涂層和環(huán)境障涂層方向研究上取得了很多成果，大家可以參考上兩個(gè)帖子，對(duì)于材料斷裂仿真、失效機(jī)理分析、新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面具有獨(dú)特見(jiàn)解，在模型調(diào)試、分析技巧、收斂性輔助等方面有很多經(jīng)驗(yàn)可以教學(xué)分享，長(zhǎng)期收徒，長(zhǎng)期教學(xué)，如有想短期內(nèi)提高斷裂分析技術(shù)或長(zhǎng)期跟學(xué)探討學(xué)習(xí)的，可以加站內(nèi)私信我或者加V?，<span style="color: rgb(25, 27, 31);">132</span>另外7927涂層8359方向如果想學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析、發(fā)表SCI論文，也可以溝通交流，長(zhǎng)期跟學(xué)后基本可以保證1年發(fā)表1篇SCI論文，模擬需要用到的插件/子程序都免費(fèi)分享和教學(xué)。
展開(kāi) ALOF系統(tǒng)─專(zhuān)業(yè)的工程結(jié)構(gòu)斷裂失效仿真軟件
ALOF，英文名全稱(chēng)為Analyses Laboratory of Fracture，是一個(gè)面向斷裂失效過(guò)程的仿真實(shí)驗(yàn)室；它以斷裂力學(xué)為基礎(chǔ)，對(duì)含缺陷構(gòu)件進(jìn)行模擬分析，為失效分析專(zhuān)家提供科學(xué)數(shù)據(jù)和判斷。ALOF采用目前世界上最先進(jìn)的裂紋擴(kuò)展計(jì)算技術(shù)(擴(kuò)展有限元法XFEM和虛節(jié)點(diǎn)多邊形有限元法VNM)，由數(shù)位具有機(jī)械工程和計(jì)算力學(xué)專(zhuān)業(yè)背景的海內(nèi)外博士、教授團(tuán)隊(duì)歷時(shí)四年開(kāi)發(fā)而成。ALOF的總體技術(shù)與性能達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)水平。ALOF的應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋核工業(yè)、航空宇航、國(guó)防軍工、能源動(dòng)力、化工機(jī)械、船舶海洋以及土木結(jié)構(gòu)等。
在三維復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)斷裂失效仿真分析時(shí)，ALOF具有四個(gè)顯著特色：
⑴ 更簡(jiǎn)單─“一鍵式”建模過(guò)程：ALOF具有一鍵式導(dǎo)入完整CAD模型與一鍵式生成疏密合理的2D和3D裂紋擴(kuò)展計(jì)算網(wǎng)格，可以多種形式導(dǎo)入裂紋數(shù)據(jù)，并擁有人性化的GUI界面。這些技術(shù)大大簡(jiǎn)化了裂紋擴(kuò)展的建模過(guò)程，降低了失效分析人員對(duì)數(shù)值模擬分析的理論門(mén)檻。
⑵ 更精準(zhǔn)─全自動(dòng)裂尖區(qū)分層加密：ALOF可自動(dòng)追蹤裂尖并自動(dòng)分層加密其局部區(qū)域網(wǎng)格，從而使精準(zhǔn)的裂紋擴(kuò)展仿真分析成為可能。ALOF除了具有在裂尖布置疏密合理的三角形、四面體等單元外，還可以生成和使用高精度的四邊形和六面體等單元，專(zhuān)業(yè)為個(gè)人PC機(jī)用戶(hù)定制仿真計(jì)算方案。⑶ 更專(zhuān)業(yè)─豐富的失效準(zhǔn)則庫(kù)：ALOF使用的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)可為多樣用戶(hù)提供K、J、COD、擴(kuò)展角等斷裂力學(xué)參量，還提供給定裂紋長(zhǎng)度下的結(jié)構(gòu)壽命指標(biāo)；同時(shí)，ALOF支持用戶(hù)二次開(kāi)發(fā)，以設(shè)計(jì)自己的失效判據(jù)。
⑷ 更高效─全自動(dòng)的裂紋擴(kuò)展計(jì)算：ALOF采用了修正的擴(kuò)展有限元技術(shù)，才真正可以高效模擬任意2D和3D工程結(jié)構(gòu)中的非平面裂紋及其擴(kuò)展過(guò)程。
展開(kāi) ALOF系統(tǒng)─專(zhuān)業(yè)的工程結(jié)構(gòu)斷裂失效仿真軟件
ALOF，英文名全稱(chēng)為Analyses Laboratory of Fracture，是一個(gè)面向斷裂失效過(guò)程的仿真實(shí)驗(yàn)室；它以斷裂力學(xué)為基礎(chǔ)，對(duì)含缺陷構(gòu)件進(jìn)行模擬分析，為失效分析專(zhuān)家提供科學(xué)數(shù)據(jù)和判斷。ALOF采用目前世界上最先進(jìn)的裂紋擴(kuò)展計(jì)算技術(shù)(擴(kuò)展有限元法XFEM和虛節(jié)點(diǎn)多邊形有限元法VNM)，由數(shù)位具有機(jī)械工程和計(jì)算力學(xué)專(zhuān)業(yè)背景的留洋博士、中外籍教授團(tuán)隊(duì)歷時(shí)四年開(kāi)發(fā)而成。ALOF的總體技術(shù)與性能達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)水平。
在三維復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)斷裂失效仿真分析時(shí)，ALOF具有四個(gè)顯著特色：
⑴ 更簡(jiǎn)單─“一鍵式”建模過(guò)程：ALOF具有一鍵式導(dǎo)入完整CAD模型與一鍵式生成疏密合理的2D和3D裂紋擴(kuò)展計(jì)算網(wǎng)格，可以多種形式導(dǎo)入裂紋數(shù)據(jù)，并擁有人性化的GUI界面。這些技術(shù)大大簡(jiǎn)化了裂紋擴(kuò)展的建模過(guò)程，降低了失效分析人員對(duì)數(shù)值模擬分析的理論門(mén)檻。
⑵ 更精準(zhǔn)─全自動(dòng)裂尖區(qū)分層加密：ALOF可自動(dòng)追蹤裂尖并自動(dòng)分層加密其局部區(qū)域網(wǎng)格，從而使精準(zhǔn)的裂紋擴(kuò)展仿真分析成為可能。ALOF除了具有在裂尖布置疏密合理的三角形、四面體等單元外，還可以生成和使用高精度的四邊形和六面體等單元，專(zhuān)業(yè)為個(gè)人PC機(jī)用戶(hù)定制仿真計(jì)算方案。
⑶ 更專(zhuān)業(yè)─豐富的失效準(zhǔn)則庫(kù)：ALOF使用的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)可為多樣用戶(hù)提供K、J、COD、擴(kuò)展角等斷裂力學(xué)參量，還提供給定裂紋長(zhǎng)度下的結(jié)構(gòu)壽命指標(biāo)；同時(shí)，ALOF支持用戶(hù)二次開(kāi)發(fā)，以設(shè)計(jì)自己的失效判據(jù)。
⑷ 更高效─全自動(dòng)的裂紋擴(kuò)展計(jì)算：ALOF采用了修正的擴(kuò)展有限元技術(shù)，才真正可以高效模擬任意2D和3D工程結(jié)構(gòu)中的非平面裂紋及其擴(kuò)展過(guò)程。
展開(kāi) 專(zhuān)題內(nèi)容
基于Cohesive方法的斷裂仿真專(zhuān)題共分五章內(nèi)容，分別是：
3.1 專(zhuān)題簡(jiǎn)介
3.2 Cohesvie相關(guān)PPT講解：Cohesive單元&Cohesive接觸
3.3 Cohesive方法相關(guān)的版本更新
3.4 Cohesive嵌入方法和POLARIS_InsertCohElem插件
3.5.1 示例1：雙懸臂梁撕裂模擬（三個(gè)模型）
3.5.2 示例2：Cohesive接觸在貨物運(yùn)輸中的應(yīng)用
3.5.3 實(shí)例3：基于Cohesive單元的二維水力壓裂模擬
3.5.4 實(shí)例4：撞擊破壞模擬（全局嵌入零厚度Cohesive單元）
各版本更新
課程中簡(jiǎn)要介紹了ABAQUS各軟件版本升級(jí)過(guò)程中，Cohesive方法相關(guān)的更新內(nèi)容：
ABAQUS6.10、 ABAQUS6.11 、 ABAQUS6.13 ：無(wú)更新
ABAQUS6.12：顯示分析中，基于牽引力分離的cohesive單元支持粘彈性材料模型Viscoelastic
ABAQUS6.14：牽引力分離準(zhǔn)則中的拉壓剛度可以不一致；混合斷裂模式增加 MMIXDMI、 MMIXDME的輸出
ABAQUS2016：新增孔壓?jiǎn)卧⒘黧w裂縫分支、干摩擦等功能；GUI中增加嵌入Cohesive孔壓?jiǎn)卧木W(wǎng)格編輯工具
ABAQUS2017：Cohesive接觸行為可以在隱式通用接觸中定義了。
POLARIS_InsertCohElem插件
功能概述：用于實(shí)體單元之間嵌入Cohesive單元功能，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜多裂縫的研究。拓展軟件原有功能，可實(shí)現(xiàn)全局、局部的零厚度或有厚度Coehsive單元的嵌入。
展開(kāi) 
斷裂仿真的相關(guān)專(zhuān)題、標(biāo)簽、搜索
斷裂仿真的最新內(nèi)容
? 跨尺度仿真斷裂，多軟件協(xié)同效率低下
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03/OAS 助力輕量化，高分辨率成像
（OAS光學(xué)軟件主界面）
OAS 光學(xué)軟件（點(diǎn)擊詳細(xì)介紹）
? 跨尺度耦合仿真，平衡三大核心指標(biāo)
OAS 軟件集成幾何光學(xué)到波動(dòng)光學(xué)的跨尺度仿真，打通宏觀光路與微觀光柵的仿真壁壘
[圖片]
<p>個(gè)人長(zhǎng)期從事功能涂層/防護(hù)涂層設(shè)計(jì)及失效分析研究，在斷裂仿真方面累積十多年經(jīng)驗(yàn)，在熱障涂層和環(huán)境障涂層方向研究上取得了很多成果，大家可以參考上兩個(gè)帖子，對(duì)于材料斷裂仿真、失效機(jī)理分析、新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面具有獨(dú)特見(jiàn)解，在模型調(diào)試、分析技巧、收斂性輔助等方面有很多經(jīng)驗(yàn)可以教學(xué)分享，長(zhǎng)期收徒，長(zhǎng)期教學(xué)，如有想短期內(nèi)提高斷裂分析技術(shù)或長(zhǎng)期跟學(xué)探討學(xué)習(xí)的，可以加站內(nèi)私信我或者加V?，<span style
由于汽車(chē)結(jié)構(gòu)件在碰撞工況下受力狀態(tài)復(fù)雜（如圖2所示），有必要采用高精度的塑性本構(gòu)及斷裂模型進(jìn)行碰撞仿真。
圖2 汽車(chē)正面碰撞工況下力的傳導(dǎo)
以Gissmo失效模型為例，它同時(shí)考慮了材料在不同受力狀態(tài)下臨界失效應(yīng)變值的不同、材料的非線性應(yīng)變路徑及非線性損傷累積。
中國(guó)技術(shù)論壇分會(huì)場(chǎng)1：
汽車(chē)碰撞安全
趙星明 | 中國(guó)第一汽車(chē)集團(tuán)有限公司 仿真中心主管
演講主題：基于整車(chē)的新能源電池包底部碰撞工況仿真研究
鄺男男 | 中汽研（天津）汽車(chē)工程研究院有限公司 安全開(kāi)發(fā)部主管
演講主題：基于碰撞事故場(chǎng)景的新能源汽車(chē)多物理場(chǎng)耦合仿真研究
劉衡 | 廣州汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司汽車(chē)工程研究院 集成安全技術(shù)部主管工程師
演講主題：整車(chē)碰撞中的關(guān)鍵螺栓斷裂仿真預(yù)測(cè)精度提升
本案例基于COMSOL軟件中的固體力學(xué)模塊的損傷模型模擬了一復(fù)合疊層結(jié)構(gòu)在受到兩端拉伸作用下的拉伸變形過(guò)程以及斷裂帶生成過(guò)程，模擬結(jié)果如圖所示：
感興趣的朋友，歡迎合作交流！
所以提出一種基于準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)的斷裂失效的仿真方法。
摘要：利用 ABAQUS/Explicit 軟件建立了彈體沖擊靶板的有限元模型，并采用不同的斷裂準(zhǔn)則進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算。通過(guò)分析 鋁合金板沖擊失效單元的應(yīng)力狀態(tài)，揭示不同頭部形狀彈體沖擊下鋁合金板的失效機(jī)理，以及斷裂準(zhǔn)則對(duì)數(shù)值仿真結(jié)果的影 響規(guī)律。研究結(jié)果表明，相比 MJC 斷裂準(zhǔn)則，WMJC 斷裂準(zhǔn)則由于考慮了 Lode 角的影響，預(yù)測(cè)的結(jié)果與試驗(yàn)更吻合。
圖7 模型加載設(shè)置
圖8 、圖9分別為基于宏觀斷裂力學(xué)仿真的載荷-位移曲線和變形模式結(jié)果，表4為基于仿真結(jié)果下的耐撞性能指標(biāo)參數(shù)。
圖8 宏觀斷裂力學(xué)仿真載荷-位移曲線
表4 基于宏觀斷裂力學(xué)仿真下的耐撞性評(píng)價(jià)結(jié)果
圖9 宏觀斷裂力學(xué)仿真變形結(jié)果
3.2 CFRP薄壁圓管軸向壓潰對(duì)比結(jié)果分析
為了驗(yàn)證宏觀斷裂力學(xué)模型的準(zhǔn)確性，將仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較分析。
文章來(lái)源：斷裂力學(xué)仿真 ，作者李孟光
