ansys 斷裂分析能力
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys 斷裂分析能力的視頻教程
ansys 斷裂分析能力的實例教程
/POST1
*GET,K,CINT,1,CTIP,1,,5,,K1
*STATUS,K
兩個應力強度因子的計算結果基本一致，將斷裂韌性除以K，就可以得出安全系數，判斷裂紋是否擴展。
例三：（交互積分法求應力強度因子）
（整理自ANSYS的HELP）
例子位置索引:
有限元模型：
FINISH$/CLEAR
!
因為裂紋尖端的塑性區域小，導致總體塑性變形耗散外部功的能力越弱。因此過高的裂紋尖端應力三軸性，導致局部材料退化或損傷。
9) 材料構型力:材料力主要用于分析材料的缺陷，如位錯，空隙，界面和裂紋等。材料力也成為構型力，可以考慮夾雜物中的彈性固體（基體材料）。
對于線性或非線性彈性材料中，材料力矢量與裂紋面相切的分量代表了裂紋尖端的能量釋放率。此外，裂紋擴展方向，非均勻性，缺陷和失配網格也可以使用材料力進行表征。在彈塑性力學問題中，材料力矢量與裂紋面相切（平行）分量代表了裂紋擴展驅動力（J積分）。材料力的計算不考慮作用在裂紋表面的載荷。
10) C*積分:對于高溫蠕變裂紋擴展的研究，目前廣泛采用的控制參量之一是穩態蠕變C*積分。
正如各向同性彈性材料中的J積分一樣，C*積分表征了各向同性材料經歷蠕變變形第二階段的裂紋特征。C*積分的表達式如下：
在彈塑性階段，用以描述裂紋尖端區域應力、應變場強度的主要是，積分，因此，積分也就成為了彈塑性斷裂的基本準則。但材料蠕變條件下，J積分不再適用，此時能有效地反映裂紋尖端的應力應變場的是蠕變斷裂參量C*。
來源：本文來自CAE技術聯盟公眾號，版權歸作者所有。
展開 分別定義裂紋生成計算編號，斷裂參數，計算積分圍線，裂紋萌生的ADPCI編號，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格發生變化時，程序會自動填充節點列表。如果不明確給出裂紋表面的節點組件名稱，程序會自動生成兩個內部節點組件。
CINT,NEW,11
CINT,TYPE,SIFS
CINT,NCON,4
CINT,INIT,1
CINT,SURF,CRKSURF1,CRKSURF2
!! 分別定義裂紋擴展分析編號，對應的擴展裂紋編號，以及使用smart分析方法進行裂紋擴展分析
CGROW,NEW,31
CGROW,CID,11
CGROW,METHO,SMART,REME
!! 該命令為非必須插入項，由于使用smart分析方法會自動在裂紋處加密網格，為減小計算量，設置裂紋擴展網格粗化選項，可能會影響計算精度
CGROW,RMCONT,coarse,aggr
!! 其中CONS – 使用保守的網格粗化 (default)
MODE – 適中網格粗化.
AGGR – 激進的網格粗化策略
5、設定載荷分析子步，建議設定較多的初始載荷子步和最小載荷子步捕捉裂紋擴展過程，本例設定了40個載荷步。
6、提交計算，計算過程中，在求解信息中會出現如圖中是否達到裂紋插入準則信息提示。達到準則之后程序會自動插入橢圓形裂紋和計算插入的橢圓形裂紋坐標位置和長短軸長度，以及輸出使用smart方法計算時重劃分網格的數目信息。
圖4求解過程信息提示
程序在確認橢圓形裂紋坐標位置時，會在每個子步標記所有滿足裂紋萌生條件的節點，并將它們分組到節點云中。節點云的幾何中心是橢圓的中心。
展開 5、在最上方Model中插入Fracture進行裂紋分析計算，分別有三種裂紋計算方法。此處先以Semi-Elliptical Crack為例。選中之前設置的局部坐標，設置半徑為2mm，網格劃分方法為Tetrahedrons，打開Crack Faces Nodes。
6、插入SMART Crack Growth，在Initial Crack選中Semi-Elliptical Crack。
7、固定圓柱體結構的下端面，給結構的上端施加150MPa的壓力豎直向上。
8、計算后，得到圓柱筒結構的應力分布如下圖所示。
總結：斷裂力學SMART技術能對結構破壞裂紋產生、紋的生長進行更好的預測，完善仿真分析的能力。
來源：安世亞太
作者：
展開 5、在最上方Model中插入Fracture進行裂紋分析計算，分別有三種裂紋計算方法。此處先以Semi-Elliptical Crack為例。選中之前設置的局部坐標，設置半徑為2mm，網格劃分方法為Tetrahedrons，打開Crack Faces Nodes。
6、插入SMART Crack Growth，在Initial Crack選中Semi-Elliptical Crack。
7、固定圓柱體結構的下端面，給結構的上端施加150MPa的壓力豎直向上。
8、計算后，得到圓柱筒結構的應力分布如下圖所示。
總結：斷裂力學SMART技術能對結構破壞裂紋產生、紋的生長進行更好的預測，完善仿真分析的能力。
來源：安世亞太
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裂紋擴展是指材料在外界因素作用下裂紋萌生、生長的動態過程。對于不考慮奇異性的裂紋擴展分析，需要定義準則來確定裂紋萌生的初始位置。新版本中使用SMART（分離、變形、自適應和重劃分網格技術）分析裂紋擴展時增加了最大主應力準則去評估裂紋萌生的時間和位置。當滿足該準則時，裂紋自動以橢圓的形狀（目前只支持橢圓裂紋）和適當的尺寸插入到定義的裂紋區域，然后程序進行下一步的裂紋擴展計算。
以一個簡單的
01 本文暫只涉及2-D斷裂模型，所用單元為PLANE183。
02 裂紋用線表示，裂紋尖端的應力梯度很大，此處的單元不僅僅要細化，而且要使用奇異單元
例一（位移外插法求應力強度因子）
問題描述:平面應變板中間有一個橢圓孔，且孔的長軸方向存在裂紋，如圖:
有限元模型：
FINISH$/CLEAR
!units mm-kg-N
/PREP7
本文就ANSYS在斷裂方面的分析能力進行案例說明。
19.0中新增加的裂紋生長的計算方法——SMART。關于SMART裂紋生長方法的主要特性在單元材料上僅支持各項同線彈性材料，在單元上必須使用SOLID187（二階四面體單元）。
在裂紋生長計算過程中，忽略大變形和有限轉動效應、裂紋尖端塑性效應、裂紋尖端壓縮效應。
本文就ANSYS在斷裂方面的分析能力進行案例說明。
19.0中新增加的裂紋生長的計算方法——SMART。關于SMART裂紋生長方法的主要特性在單元材料上僅支持各項同線彈性材料，在單元上必須使用SOLID187（二階四面體單元）。
在裂紋生長計算過程中，忽略大變形和有限轉動效應、裂紋尖端塑性效應、裂紋尖端壓縮效應。
1、線彈性斷裂力學認為，材料和構件在斷裂以前基本上處于彈性范圍內，可以把物體視為帶有裂紋的彈性體。研究裂紋擴展有兩種觀點：
一種是能量平衡的觀點，認為裂紋擴展的動力是構件在裂紋擴展中所釋放出的彈性應變能，它補償了產生新裂紋表面所消耗的能量，如Griffith理論；
一種是應力場強度的觀點，認為裂紋擴展的臨界狀態是裂紋尖端的應力場強度達到材料的臨界值，如Irwin理論。
2、
