ansys模擬拉伸斷裂的案例
基于ANSYS ls-dyna拉伸斷裂實(shí)驗(yàn)模擬
基于ANSYS ls-dyna拉伸斷裂實(shí)驗(yàn)模擬
作者：大龍貓 微信公眾號：CAE_ANSYS
拉伸斷裂實(shí)驗(yàn)是測試材料的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，可以測量材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線，測量材料的抗拉強(qiáng)度，作為經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)如何獲取其模擬過程呢？仿真分析軟件AYSYS在默認(rèn)的情況下，無論受力多大都不會被拉斷，其主要原因是算法的問題。
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下面是視頻中的工程文件inp，大家可以下載一下供大家參考學(xué)習(xí)
COMSOL混凝土細(xì)觀單軸拉伸斷裂模擬基于相場損傷模型
相場斷裂理論
現(xiàn)階段在有限元框架下模擬裂紋擴(kuò)展的數(shù)值分析方法主要有單元?jiǎng)h除法、界面單元法、擴(kuò)展有限元 (XFEM)等；相場理論是通過在尖銳裂縫擴(kuò)展的邊界引入0~1的相場來反映材料的損傷或斷裂程度，通過相場的控制方程來實(shí)現(xiàn)變量的演化。相場 (phase-field) 斷裂模型是一種彌散式裂紋模型，是基于傳統(tǒng) Griffith理論, 通過能量平衡理論研究裂紋的擴(kuò)展行為，與其他斷裂理論相比，相場理論具有便于描述裂紋的形成、分岔等復(fù)雜情況，網(wǎng)格敏感性較小等優(yōu)點(diǎn)。
模型樣圖
建模采用的CAD模型樣圖可在下面鏈接下載：
https://www.yqgqt.org.cn/post/1787116
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ANSYS鋼材拉伸模擬程序
鋼材拉伸模擬.pdf
利用ANSYS/LS-DYNA的SPH-FEM耦合拉伸模擬
針對SPH與FEM的各自特點(diǎn)，為提高計(jì)算效率并消除網(wǎng)格畸變，采用SPH與FEM耦合的方法解決切削數(shù)值模擬問題。在變形大的區(qū)域采用SPH，避免FEM的網(wǎng)格畸變過大造成計(jì)算困難。在變形小的區(qū)域采用FEM，以提高計(jì)算效率。SPH與FEM耦合算法分為固定耦合算法和自適應(yīng)耦合算法。固定耦合算法在計(jì)算之前就已確定SPH區(qū)域和FEM區(qū)域。自適應(yīng)耦合算法則在計(jì)算之前都是FEM網(wǎng)格，在計(jì)算過程中自動(dòng)地將大變形的有限元網(wǎng)格單元轉(zhuǎn)換為光滑粒子，并按SPH法計(jì)算物理量。
基于以上考量，本文運(yùn)用ANSYS/LS-DYNA進(jìn)行了SPH-FEM耦合算法的拉伸試驗(yàn)模擬。
2、模型設(shè)置
分析模型如下圖所示，拉伸件兩端采用殼單元，中間段采用SPH粒子法劃分。粒子與殼單元接觸段采用tie功能進(jìn)行綁定，以實(shí)現(xiàn)FEM與SPH之間的耦合計(jì)算。
由于采用了耦合算法，還需要對殼單元和SPH粒子進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置，具體內(nèi)容如下：
對于模型的材料設(shè)置，考慮到模型的形狀，斷裂破壞肯定會發(fā)生在中間粒子區(qū)域，而模型的兩端殼單元區(qū)域?qū)儆诩虞d區(qū)域，不會發(fā)生破壞，也不是本次模擬的關(guān)心區(qū)域，因此為了進(jìn)一步提高求解效率和節(jié)約求解資源，模型將殼單元區(qū)域賦予剛體材料模型，即不考慮模型兩端的變形情況。粒子區(qū)域的具體材料參數(shù)如下圖所示：
為模擬拉伸工況，本次模擬中將模型的一端殼單元的自由度全部約束，使其成為固定端，在另一端殼單元采用線性位移加載，加載曲線如下圖所示：
除此之外，還需要設(shè)置相關(guān)的輸出，計(jì)算終止時(shí)間等內(nèi)容，在此不進(jìn)行一一贅述。模型攝制完成之后即可導(dǎo)出K文件，利用ANSYS/LS-DYNA求解器進(jìn)行求解。
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