ansys斷裂力學(xué)解析
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
ansys斷裂力學(xué)解析的視頻教程
ansys斷裂力學(xué)解析的實(shí)例教程
彈塑性斷裂力學(xué)——延性斷裂（韌性斷裂）：斷裂前有明顯的屈服現(xiàn)象，斷裂時(shí)能吸收較多能量，斷裂后有較大的永久變形。
4、常用的斷裂參數(shù)
應(yīng)力強(qiáng)度因子：下面考慮二維的I型裂紋問題。圖給出一個(gè)以裂紋端點(diǎn)為原點(diǎn)的坐標(biāo)系，此坐標(biāo)系x方向是裂紋正前方，y方向是裂紋面的法線方向，z方向則是離開紙面的方向。考慮一個(gè)離裂端很近，位置在極坐標(biāo)(r，θ）的單元，其應(yīng)力狀態(tài)可以用σx、σy和τxy三個(gè)應(yīng)力分量來表示。
1)由彈性力學(xué)（橢圓孔口問題）的解析解，得裂端的應(yīng)力場(chǎng)恒為＋高次項(xiàng)
在裂端區(qū)，即r足夠小的情形下，式中r的高次項(xiàng)比首項(xiàng)小得多，因而可以忽略。
2)從上式可見，裂端區(qū)應(yīng)力場(chǎng)的形式恒定，其強(qiáng)度完全由KI值的大小來決定，因此就稱KI為I型裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子。裂端區(qū)的應(yīng)變場(chǎng)可以由彈性力學(xué)公式求得為：
我們的興趣不在于得到精確的應(yīng)變場(chǎng)形式，而在于知道應(yīng)變分量也只由應(yīng)力強(qiáng)度因子來確定。
3) 三種基本裂紋型的裂端區(qū)應(yīng)力場(chǎng)給出的裂端區(qū)應(yīng)力場(chǎng)有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即r→0時(shí)，即在裂紋端點(diǎn)，應(yīng)力分量均趨于無限大。這種特性稱為應(yīng)力奇異性（stress singularity）。
4) 為何會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力奇異性呢？這是因?yàn)榱鸭y端點(diǎn)是幾何上的不連續(xù)點(diǎn)的緣故。
5) 三種基本裂紋型裂端區(qū)某點(diǎn)的應(yīng)力值、應(yīng)變值、位移值和應(yīng)變能密度值都由應(yīng)力強(qiáng)度因子及其位置來決定。因此，只要知道應(yīng)力強(qiáng)度因子，裂端區(qū)的應(yīng)力、應(yīng)變、位移和應(yīng)變能密度就都能求得。由于有這一特點(diǎn)，應(yīng)力強(qiáng)度因子可以作為表征裂端應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)強(qiáng)度的參量。近代斷裂力學(xué)，就是Irwin在五十年代中期提出了應(yīng)力強(qiáng)度因子的概念，認(rèn)識(shí)到它的意義后才開始發(fā)展起來的。
展開 本期是ANSYS Mechanical 2022 功能更新之單元、接觸、斷裂力學(xué)、并行計(jì)算。
文末領(lǐng)取學(xué)習(xí)資料
下面我們看看具體的更新內(nèi)容：
一、單元部分
增強(qiáng)單元性能加強(qiáng)
面增強(qiáng)單元的彎曲剛度
使用單軸剛度單元進(jìn)行反向求解
耦合單元的增強(qiáng)
運(yùn)動(dòng)副單元增強(qiáng)
二、接觸部分
基于Dual Shape函數(shù)的接觸算法
新的自適應(yīng)小滑移選項(xiàng)
殼-實(shí)體組裝件的準(zhǔn)確性改進(jìn)
螺栓預(yù)緊支持通用軸對(duì)稱單元
網(wǎng)格獨(dú)立點(diǎn)焊增強(qiáng)功能
瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)精度改進(jìn)：HHT算法
力矩收斂參考值計(jì)算穩(wěn)健性改進(jìn)
三、斷裂力學(xué)
基于應(yīng)力比率的疲勞裂紋閉合
Paris定律與裂縫閉合效應(yīng)相結(jié)合
應(yīng)力比率（R）相關(guān)的疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律
靜態(tài)裂紋擴(kuò)展的溫度/時(shí)間相關(guān)斷裂準(zhǔn)則
自適應(yīng)裂紋初始化/插入
3D界面單元
動(dòng)態(tài)裂紋擴(kuò)展尺寸控制
四、求解器效率提升
資源預(yù)測(cè)增強(qiáng)
分布式求解增強(qiáng)
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展開 在測(cè)出該材料的斷裂韌度后，用斷裂韌度除以應(yīng)力集中因子，就得到安全系數(shù)，從而可以判斷，對(duì)于該裂紋構(gòu)件，在此工作應(yīng)力的作用下，裂紋是否會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展。
分別定義裂紋生成計(jì)算編號(hào)，斷裂參數(shù)，計(jì)算積分圍線，裂紋萌生的ADPCI編號(hào)，裂紋表面組件名稱。裂紋表面組件名稱（crksurf1和crksurf1）自定義，在裂紋萌生和局部網(wǎng)格發(fā)生變化時(shí)，程序會(huì)自動(dòng)填充節(jié)點(diǎn)列表。如果不明確給出裂紋表面的節(jié)點(diǎn)組件名稱，程序會(huì)自動(dòng)生成兩個(gè)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)組件。
CINT,NEW,11
CINT,TYPE,SIFS
CINT,NCON,4
CINT,INIT,1
CINT,SURF,CRKSURF1,CRKSURF2
!! 分別定義裂紋擴(kuò)展分析編號(hào)，對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展裂紋編號(hào)，以及使用smart分析方法進(jìn)行裂紋擴(kuò)展分析
CGROW,NEW,31
CGROW,CID,11
CGROW,METHO,SMART,REME
!! 該命令為非必須插入項(xiàng)，由于使用smart分析方法會(huì)自動(dòng)在裂紋處加密網(wǎng)格，為減小計(jì)算量，設(shè)置裂紋擴(kuò)展網(wǎng)格粗化選項(xiàng)，可能會(huì)影響計(jì)算精度
CGROW,RMCONT,coarse,aggr
!! 其中CONS – 使用保守的網(wǎng)格粗化 (default)
MODE – 適中網(wǎng)格粗化.
AGGR – 激進(jìn)的網(wǎng)格粗化策略
5、設(shè)定載荷分析子步，建議設(shè)定較多的初始載荷子步和最小載荷子步捕捉裂紋擴(kuò)展過程，本例設(shè)定了40個(gè)載荷步。
6、提交計(jì)算，計(jì)算過程中，在求解信息中會(huì)出現(xiàn)如圖中是否達(dá)到裂紋插入準(zhǔn)則信息提示。達(dá)到準(zhǔn)則之后程序會(huì)自動(dòng)插入橢圓形裂紋和計(jì)算插入的橢圓形裂紋坐標(biāo)位置和長(zhǎng)短軸長(zhǎng)度，以及輸出使用smart方法計(jì)算時(shí)重劃分網(wǎng)格的數(shù)目信息。
圖4求解過程信息提示
程序在確認(rèn)橢圓形裂紋坐標(biāo)位置時(shí)，會(huì)在每個(gè)子步標(biāo)記所有滿足裂紋萌生條件的節(jié)點(diǎn)，并將它們分組到節(jié)點(diǎn)云中。節(jié)點(diǎn)云的幾何中心是橢圓的中心。
展開 本人準(zhǔn)備出一個(gè)ANSYS知識(shí)普及系列，將有用的網(wǎng)上資料歸攏，由于知識(shí)水平有限，不對(duì)之處請(qǐng)諒解。也歡迎各位網(wǎng)友**好的資料分享，讓我們共同完成這個(gè)ANSYS知識(shí)普及系列。
編輯人：技術(shù)鄰ANSYS專家
業(yè)務(wù)咨詢網(wǎng)址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
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裂紋擴(kuò)展是指材料在外界因素作用下裂紋萌生、生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)過程。對(duì)于不考慮奇異性的裂紋擴(kuò)展分析，需要定義準(zhǔn)則來確定裂紋萌生的初始位置。新版本中使用SMART（分離、變形、自適應(yīng)和重劃分網(wǎng)格技術(shù)）分析裂紋擴(kuò)展時(shí)增加了最大主應(yīng)力準(zhǔn)則去評(píng)估裂紋萌生的時(shí)間和位置。當(dāng)滿足該準(zhǔn)則時(shí)，裂紋自動(dòng)以橢圓的形狀（目前只支持橢圓裂紋）和適當(dāng)?shù)某叽绮迦氲蕉x的裂紋區(qū)域，然后程序進(jìn)行下一步的裂紋擴(kuò)展計(jì)算。
以一個(gè)簡(jiǎn)單的
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文末領(lǐng)取學(xué)習(xí)資料
下面我們看看具體的更新內(nèi)容：
一、單元部分
增強(qiáng)單元性能加強(qiáng)
面增強(qiáng)單元的彎曲剛度
使用單軸剛度單元進(jìn)行反向求解
耦合單元的增強(qiáng)
運(yùn)動(dòng)副單元增強(qiáng)
二、接觸部分
1、線彈性斷裂力學(xué)認(rèn)為，材料和構(gòu)件在斷裂以前基本上處于彈性范圍內(nèi)，可以把物體視為帶有裂紋的彈性體。研究裂紋擴(kuò)展有兩種觀點(diǎn)：
一種是能量平衡的觀點(diǎn)，認(rèn)為裂紋擴(kuò)展的動(dòng)力是構(gòu)件在裂紋擴(kuò)展中所釋放出的彈性應(yīng)變能，它補(bǔ)償了產(chǎn)生新裂紋表面所消耗的能量，如Griffith理論；
一種是應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度的觀點(diǎn)，認(rèn)為裂紋擴(kuò)展的臨界狀態(tài)是裂紋尖端的應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到材料的臨界值，如Irwin理論。
2、
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編輯人：技術(shù)鄰ANSYS專家
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對(duì)于一般的強(qiáng)度問題，我們總是用應(yīng)力來度量其強(qiáng)度的。但是對(duì)于有裂紋的，高強(qiáng)度的構(gòu)件，使用應(yīng)力來度量其強(qiáng)度就是錯(cuò)誤的，此時(shí)需要使用新的準(zhǔn)則來考察其強(qiáng)度問題。
《斷裂力學(xué)》提供了對(duì)于這種問題的強(qiáng)度計(jì)算方法，并給出了諸如能量釋放率，應(yīng)力強(qiáng)度因子，J積分等概念來度量含有裂紋構(gòu)件的強(qiáng)度，以考察一個(gè)帶有裂紋的構(gòu)件，在某種外力作用下，它的裂紋是否會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展；或者如果想要它的裂紋不進(jìn)一步擴(kuò)展的話，其裂紋的長(zhǎng)度應(yīng)該是多少
