裂紋仿真
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-26
裂紋仿真的視頻教程
ANSYS 斷裂仿真專題
本課適合那些人學習： 1、學習型仿真工程師 2、理工科在校學生 3、從事結構有限元相關仿真工程師 4、ANSYS軟件結構方向應用實踐學習 對學員的幫助是什么： 1、了解ANSYS結構裂紋仿真基本流程 2、對裂紋仿真計算，裂紋擴展模擬有一定的理解與掌握 3、對仿真計算背后的基本理論有一定的了解。
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FRANC3D與ABAQUS聯合仿真三維疲勞裂紋擴展（三維裂紋擴展）初步教學
本課程講述了FRANC3D與ABAQUS聯合仿真三維裂紋疲勞擴展的操作流程教學，包括免費申請FRANC3D試用
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鋼軌表面裂紋的展分析，車輪疲勞裂紋擴展，ABAQUS-FRANC3D聯合仿真
本視頻分為4小節，利用ABAQUS-FRANC3D聯合仿真的方法，講述了鋼軌三維表面疲勞裂紋的擴展流程，加載方式為車輪滾過鋼軌裂紋位置，選用經典的裂紋擴展公式Paris公式，最大應變能釋放率準則，調節相關參數使裂紋能按需求擴展，得到裂紋擴展壽命曲線，進行損傷容限設計及剩余壽命評估。參數選取可參考相關文獻。視頻附件有本視頻操作的源文件。車輪表面疲勞裂紋擴展方法類似。
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裂紋仿真的實例教程
第二部分、基于XFEM_paris模型的裂紋擴展仿真分析
相比于靜態裂紋參數計算問題，裂紋擴展仿真在學術和工程領域更為人們所關注，常用的方法有網格重劃分技術、邊界元法、無網格方法和XFEM，其中，XFEM通過引入水平集法和單位分解等思想實現了實體與裂紋相互獨立，在裂紋擴展的過程中不需要更新網格，提高了計算效率。ABAQUS中集成的XFEM裂紋擴展仿真可以根據使用的模型分為三類：基于損傷力學內聚力模型（cohesive）的牽引分離定律、基于LEFM的虛擬裂紋閉合技術（VCCT）和基于Paris公式的疲勞裂紋擴展理論。第一種方法可以不用預制裂紋，適用于裂紋的萌生壽命分析，第二種不是很熟悉，第三種則必須預制裂紋，適用于裂紋的擴展壽命分析。下面將對這三種操作流程進行一一說明，以二維模型為例，三維模型基本相同。
讀者須知：經過很多次的仿真分析，在模型和參數基本相同的情況下，筆者發現基于cohesive和基于VCCT模型的裂紋擴展分析很難得到收斂，仿真難度較大，這有可能是參數設置的問題，部分參數修改之后還是能夠成功的，但也有可能是本人學藝未精，所以說只能是提及一下給個建議。但是基于Paris模型的方法仿真效果還不錯，因此本文僅對后者做詳細的說明，至于其余兩種方法只能夠簡單的說明一下其實現過程中的異同點。再次強調，本文只有基于Paris模型的direct cyclic分析步的仿真過程，誤買本帖的同學請別來罵我。
本文還將針對同學們在仿真過程中的一些問題提供解決方法和思路，其中包括：裂紋不發生擴展、每個cycle裂紋都會擴展一次等。
展開 第三部分、基于XFEM_COHESIVE & VCCT的裂紋擴展仿真分析
接著上部分的內容，擔心有些同學會搞混淆，這里把cohesive和VCCT兩個模型單獨拿出來說一下，主要說一下與Paris模型仿真的不同之處。由于這部分我用的比較少，難免會有考慮不周和認識錯誤的地方還請大家批評指正。
####通用靜態分析步下的XFEM_COHESIVE裂紋擴展仿真####
首先需要說明的是，三種方法的默認裂紋擴展方向準則好像都是MTS準則即最大周向應力準則，因此，只要你的網格劃分合理，邊界條件定義正確，裂紋的擴展軌跡基本上相同。不同之處在于疲勞裂紋擴展壽命問題，它與模型和材料參數有關，如果仿真結果不是很理想，不妨換種仿真模型或者調整參數。
（1） part：可以選擇不建立crack實體，即無預制裂紋仿真，程序會根據你定義的參數判斷富集域部分單元的起裂條件，通過牽引分離定律判斷單元的損傷程度，包括最大主應力和臨界能量釋放率條件或者最大位移條件。
展開 研究結構裂紋擴展和疲勞壽命已經有了一段時間，深深的感覺到國內研究成果相比國外有著許多的不足，尤其是在裂紋問題有限元仿真這一塊，現有的先進的思想和方法都是國外研究者先提出和應用的。其中，擴展有限元方法（XFEM）以其獨特的優勢得到了研究者們的青睞，然而國內的相關資料特別是軟件操作方面比較少，而且各執其詞，這會使得許多初學者產生誤解（筆者就是因此而走了不少的彎路），工欲善其事必先利其器，準確掌握了合適的方法才能更好的進行后續的研究工作。在學習了網上相關研究者的視頻資料、ABAQUS16.4用戶手冊和達索官方的培訓資料之后，筆者對這部分軟件操作過程進行總結并給出了自己的一些理解，很多小的細節往往會導致較大的誤差甚至是仿真的失敗，針對這些問題給出了一些小小的建議，希望對未來研究這方面內容的同學們有所幫助。
第一部分、基于XFEM的靜態裂紋參數計算
相比于同類型的有限元分析軟件（如ANSYS），ABAQUS在裂紋這種強不連續問題上的仿真方面，其前處理建模和求解部分更加優秀，但是后處理部分比較困難，有些參數沒辦法通過軟件直接輸出，需要進行二次開發，后處理部分目前我做的還不是很好將在優化之后另作說明。
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仿真具體流程如下：（圖片太多了上傳麻煩而且不方便排版，我懶得一個個上傳了，需要詳細流程的還是請下載文檔吧）
（1） 建立part：（實體模型和裂紋模型）
首先必須要明確的是ABAQUS只能夠計算和輸出三維裂紋的靜態裂紋參數，靜態裂紋必須三維，靜態裂紋必須三維，靜態裂紋必須三維，重要的事說三遍。
展開 裂紋轉子仿真
在用LSDYNA軟件做裂紋損傷仿真時候，經常需要在后處理中測量刀具切削工件去除的體積為多少，有很多文獻中為了實現這一功能，借助其他外力計算軟件測量，其實是將這一操作復雜化了，實際在LSPP中就可以完美實現這一功能，如下圖所示，類似的測量面積、質量、飛濺的粒子數等都可以實現，操作類似。軟件是新版操作環境，若習慣老界面的設置，按shift＋F11就可以切換到經典環境下。
裂紋仿真的相關專題、標簽、搜索
裂紋仿真的最新內容
<p>基于EFG方法的剛性彈丸沖擊水泥墻裂紋擴展仿真，供研究參考。
裂紋擴展模擬一直是學術界和工業界的一個難題。Ansys機械提供分離變形和自適應重網格
模擬脆性材料裂紋擴展的SMART技術。SMART裂紋擴展方法自動評估裂紋尖端的斷裂參數（應力強度因子或j積分），并根據用戶定義的臨界值進行檢查。該算法還計算了滿足裂紋擴展準則時的裂紋擴展角。隨著裂紋的擴展，裂紋尖端周圍的網格自適應細化。
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本課程深入探討了使用擴展有限元法 （XFEM） 結合巴黎定律公式對疲勞裂紋擴展進行高級仿真，并在 ABAQUS 軟件中完全實現。該課程強調直接循環疲勞和低周疲勞方法，為分析材料在循環載荷下的劣化提供了一個全面的框架。
MARC基于網格重劃分技術的裂紋擴展分析
裂紋萌生和擴展研究對于核工業、石油和天然氣工業、航空航天和其它工業都非常關鍵，安全問題十分重要。本案例介紹了VCCT方法使用網格重劃分技術進行裂紋擴展，針對橡膠塊的裂紋進行分析，觀察裂紋在加載過程中的增長。
01
設 置 方 法
圖1 橡膠塊模型
使用的模型（如圖1所示）是一個橡膠件
本案例構建了一電磁結構設備，用于測量帶有裂紋的鋼結構的測通密度，建立的結構模型如圖1所示：
圖1 幾何模型
基于COMSOL軟件的電磁場分析模塊，模擬得到了帶有多條裂紋的鋼圓柱體結構的磁通密度模，模擬結果如下圖所示：
該方法和模型可用于進行結構的缺陷檢測，歡迎交流模型！
開發疲勞裂紋模塊
太澤科技基于自主研發基座TT-Fundation，在TurboTides設計仿真平臺上集成了Crack疲勞裂紋分析模塊，通過使用材料的S-N和E-N曲線計算載荷譜下的結構臨界點來支持疲勞壽命評估，支持使用DAC、AMC、ASCII文本文件等不同格式導入載荷譜，并且集成了疲勞裂紋仿真分析材料庫
01 應用背景
熱裂紋是在焊接過程中,焊縫和熱影響區金屬冷卻到固相線附近的高溫區產生的焊接裂紋。在焊縫金屬中的熱裂紋也稱為凝固裂紋。由于被焊接的材料大多都是合金，而合金凝固自開始到最終結束，是在一定的溫度區間內進行的，這是熱裂紋產生的基本原因。焊縫金屬中許多雜質的凝固溫度都低于焊縫金屬的凝固溫度，這樣首先凝固的焊縫金屬把低熔點的雜質推擠到凝固結晶的晶粒邊界，形成了一層液體薄膜，又因為焊接時熔池的冷卻速度較快
為了觀察裂紋部分的受熱情況，本仿真計算裂紋某處在各個瞬態下的溫度：在0到600秒時溫度變化最快，之后溫度變化逐漸減慢。
圖三展示了壓力容器在第8000秒時的受熱狀態，該狀態顯示溫度最高處位于包層，溫度最低處位于金屬外圍。但二者溫度相差不大，這表明在第8000秒時處于較為平衡的狀態。
圖3
壓力容器受由熱源流體導致向外的壓力和向上的拉力。
滾子軸承在轉動過程中會在滾動體與保持架之間產生較大的沖擊載荷，導致應力集中分布在保持架橫梁的彎折位置，誘發保持架裂紋的萌生與擴展，影響軸承性能與壽命。針對這一問題，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沖擊載荷作用下的裂紋萌生與擴展過程，結果顯示，保持架末端裂紋呈近似45?擴展，結果為滾子軸承保持架結構設計提供了有益指導。
為了觀察裂紋部分的受熱情況，本仿真計算裂紋某處在各個瞬態下的溫度：在0到600秒時溫度變化最快，之后溫度變化逐漸減慢。
圖三展示了壓力容器在第8000秒時的受熱狀態，該狀態顯示溫度最高處位于包層，溫度最低處位于金屬外圍。但二者溫度相差不大，這表明在第8000秒時處于較為平衡的狀態。
圖3
壓力容器受由熱源流體導致向外的壓力和向上的拉力。
