ansys分析斷裂問題的案例
基于ANSYS APDL的有裂紋平板問題的斷裂力學(xué)仿真（PLANE183）
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，等等。
本篇給出一個(gè)最經(jīng)典的例子，就是一塊平板上有一個(gè)裂紋，在平板上施加拉力，考慮在該力作用下平板強(qiáng)度的問題。
【問題描述】
一長(zhǎng)平板在中間有一水平裂紋，現(xiàn)在板的上下邊沿施加均布拉力如下圖，要求該裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子。
其中材料參數(shù)，圖中個(gè)尺寸的大小以及分布力系的大小如下表。
【問題分析】
1. 該例子來源于ANSYS 15.0 APDL幫助中的一個(gè)例子VM256CINT Command>，幫助中對(duì)該例子依次使用PLANE183，SOLID185，SOLID186進(jìn)行建模，并考察應(yīng)力強(qiáng)度因子。本文只使用了其中的PLANE183建模部分，并對(duì)其中命令的順序進(jìn)行了部分整理，并刪除了部分筆者以為不必要的程序。
2. 對(duì)于2-D裂紋，使用ANSYS所推薦的PLANE183單元。
3. 因?yàn)槭且粋€(gè)對(duì)稱問題，只取四分之一建模，并把裂紋尖端點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)。
4. 幾何建模時(shí)對(duì)于裂紋用直線表示，而由于裂紋尖端存在著很高的應(yīng)力梯度，需要對(duì)此處仔細(xì)劃分網(wǎng)格。這里用KSCON指明裂紋尖端，并說明如何在其周圍劃分網(wǎng)格。
5. 設(shè)置對(duì)稱邊界條件，并用CINT定義計(jì)算裂紋的相關(guān)參數(shù)。
6. 后處理中提取出應(yīng)力強(qiáng)度因子。
7. 本文使用命令流的方式進(jìn)行求解。
【求解過程】
1.
展開 Moldex3D模流分析之嘉捷科技整合模流和結(jié)構(gòu)分析改善產(chǎn)品斷裂問題
在組立電視時(shí)，凸轂(boss)，即鎖附的位置 (如下圖所示)，會(huì)隨機(jī)發(fā)生斷裂狀況。由于此產(chǎn)品具有負(fù)載功用，強(qiáng)度必須列入產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要考慮之一。
圖一 LED TV支撐架實(shí)際產(chǎn)品圖以及其易發(fā)生斷裂問題的地方
解決方案
為了找出影響產(chǎn)品的強(qiáng)度的癥結(jié)，嘉捷科技團(tuán)隊(duì)透過Moldex3D模流分析進(jìn)行充填(Filling)分析后，發(fā)現(xiàn)影響產(chǎn)品強(qiáng)度的縫合線容易集中在凸轂(boss)處。從分析結(jié)果得知(圖二)，鎖附位置的流動(dòng)波前會(huì)合角度落在30~140度；依此案例所使用塑材，會(huì)合角的角度越大，縫合線就會(huì)越趨明顯。
圖二 Moldex3D 充填分析可以顯示縫合線會(huì)合角
另外，透過充填剖面圖也同時(shí)發(fā)現(xiàn)凸轂的厚度中心溫度溫差約為10℃(見圖三)。以此案例而言，其溫度均已低于塑料工作溫度10℃左右，在此條件下也導(dǎo)致該區(qū)域易產(chǎn)生結(jié)合線。流動(dòng)波前的會(huì)合角度再加上兩股流動(dòng)波前的溫度差，皆造成凸轂降低縫合線強(qiáng)度。
圖三 透過Moldex3D充填溫度剖面結(jié)果，發(fā)現(xiàn)凸轂的溫差易導(dǎo)致結(jié)合線發(fā)生
為了找出更好的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)來增強(qiáng)產(chǎn)品的強(qiáng)度，嘉捷科技透過Moldex3D模擬鎖附的應(yīng)力分析，找出發(fā)生斷裂的問題點(diǎn)，并針對(duì)斷裂處進(jìn)行設(shè)計(jì)變更。除了從Moldex3D充填流動(dòng)分析中，觀察到凸轂的流動(dòng)波前會(huì)合角度及其中心溫度剖面，在分析過程中也使用Moldex3D FEA Interface將塑料數(shù)據(jù)匯至Abaqus進(jìn)行應(yīng)力分析，取得斷裂處的應(yīng)力-應(yīng)變圖來進(jìn)行比對(duì)(見圖四)。
分析后可看到應(yīng)力集中在鎖附的位置，其最大值為2.73 kgf / mm2，應(yīng)變值則是1.59e-03。從曲線圖可觀察到該位置于33 kgf會(huì)有斷裂機(jī)率。于是，團(tuán)隊(duì)著手進(jìn)行凸轂特征的設(shè)計(jì)變更，并同時(shí)重復(fù)進(jìn)行模流分析及應(yīng)力分析。
展開 ANSYS斷裂分析實(shí)例
/POST1
P1=NODE(3*A/4,0,0)
PATH,KI_PATH,3,,48
PPATH,1,1
PPATH,2,317
PPATH,3,313
KCALC,,,1
*GET,KI,KCALC,,K,1
*GET,P1_UY,NODE,P1,U,Y
*STATUS
例二（交互積分法求應(yīng)力強(qiáng)度因子）
問題描述:如上。
有限元模型：如上。
邊界條件：如上。
定義交互積分法：
NSEL,S,LOC,X,A
NSEL,R,LOC,Y,0
CM,CTIP,NODE
CINT,NEW,1
CINT,TYPE,SIFS
CINT,CTNC,CTIP
LOCAL,11,0,A,0
CINT,NORM,11,2
CINT,NCON,6
CINT,SYMM,ON
ALLSEL
求解：如上。
后處理：獲取應(yīng)力強(qiáng)度因子。
/POST1
*GET,K,CINT,1,CTIP,1,,5,,K1
*STATUS,K
兩個(gè)應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算結(jié)果基本一致，將斷裂韌性除以K，就可以得出安全系數(shù)，判斷裂紋是否擴(kuò)展。
例三：（交互積分法求應(yīng)力強(qiáng)度因子）
（整理自ANSYS的HELP）
例子位置索引:
有限元模型：
FINISH$/CLEAR
!
展開 在MARC中分析脆性材料斷裂問題
我用的材料是顆粒增強(qiáng)復(fù)合樹脂，延伸率只有2％，屬于脆性材料
A：我也正在用MARC做斷裂分析,不知道你算的是什么樣的問題,如果是MODE I 斷裂模型的話,我推薦你使用能量法,MARC會(huì)為你算出J積分值的,而且對(duì)于脆性材料,其J積分值正好就是能量釋放率.我做的問題是納米涂層結(jié)構(gòu)在MIXED MODE下的斷裂分析,由于摩擦的存在,J積分可能不再保持其積分路徑無關(guān)性,所以采用直接法來計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度因子的,也就是用應(yīng)力或位移來算SIF.聽說MARC中可以在尖端處采用特異單元來擬出應(yīng)力特異性,但我不會(huì)用,所以只好通過REFINE來細(xì)分尖端區(qū)域(最小單元長(zhǎng)度在10E-3量級(jí)就差不多了(在MODE I下.采用能量法計(jì)算的話,不用細(xì)分尖端點(diǎn)).然后通過應(yīng)力(或位移)結(jié)果求K值,并用外插法來求出尖端點(diǎn)處的K值.隨裂紋成長(zhǎng),K和斷裂長(zhǎng)度的關(guān)系,我用了個(gè)笨辦法.就是預(yù)先知道斷裂擴(kuò)展方向的基礎(chǔ)上,在每個(gè)裂紋長(zhǎng)度下計(jì)算出K值,就可以得出K和a的關(guān)系曲線了.不過很麻煩,我一共建了14個(gè)模型算的,光建模就要花費(fèi)了很多時(shí)間,但結(jié)果還算可以.
我再給你介紹一種方法,供你參考.我研究室有個(gè)老頭,10年前用MARC算過纖維復(fù)合材料的單纖維push-out問題,他在纖維和基體的界面處,用用戶自定義TYING進(jìn)行約束,然后在UFORM子程序中給出TYING拖開的條件(他是通過實(shí)驗(yàn)測(cè)出最大剪應(yīng)力以后,以此應(yīng)力作為拖開基準(zhǔn)的,不過好象不準(zhǔn)),這樣,就可以實(shí)現(xiàn)在加載過程中裂紋自動(dòng)擴(kuò)展.但大前提仍然是事先預(yù)測(cè)好擴(kuò)展方向.我本來想試試,不過我這的MARC好象安裝有問題,子程序的compiler總是不行.
展開 
汽車鋼板彈簧斷裂問題有限元分析與研究
汽車鋼板彈簧斷裂問題有限元分析與研究
汽車鋼板彈簧斷裂問題有限元分析與研究.part1.rar
汽車鋼板彈簧斷裂問題有限元分析與研究.part2.rar
關(guān)于ANSYS斷裂力學(xué)分析清單
9) 材料構(gòu)型力:材料力主要用于分析材料的缺陷，如位錯(cuò)，空隙，界面和裂紋等。材料力也成為構(gòu)型力，可以考慮夾雜物中的彈性固體（基體材料）。
對(duì)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(kuò)展方向，非均勻性，缺陷和失配網(wǎng)格也可以使用材料力進(jìn)行表征。在彈塑性力學(xué)問題中，材料力矢量與裂紋面相切（平行）分量代表了裂紋擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)力（J積分）。材料力的計(jì)算不考慮作用在裂紋表面的載荷。
10) C*積分:對(duì)于高溫蠕變裂紋擴(kuò)展的研究，目前廣泛采用的控制參量之一是穩(wěn)態(tài)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(jīng)歷蠕變變形第二階段的裂紋特征。C*積分的表達(dá)式如下：
在彈塑性階段，用以描述裂紋尖端區(qū)域應(yīng)力、應(yīng)變場(chǎng)強(qiáng)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(zhǔn)則。但材料蠕變條件下，J積分不再適用，此時(shí)能有效地反映裂紋尖端的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的是蠕變斷裂參量C*。
來源：本文來自CAE技術(shù)聯(lián)盟公眾號(hào)，版權(quán)歸作者所有。
展開 機(jī)械壓力機(jī)制動(dòng)器安裝板斷裂問題的分析與對(duì)策研究
圖1 機(jī)械壓機(jī)微動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
圖2 機(jī)械壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)
圖3 連接部位的螺栓與銷松脫
圖4 制動(dòng)器安裝板斷裂
分析與研究
根據(jù)制動(dòng)器安裝板與渦輪支撐套的連接方式的分析與研究，確定該連接方式是導(dǎo)致該類問題的根本原因，原有連接方式是兩個(gè)端面用螺栓和緊固銷簡(jiǎn)單的連接，由于每次微動(dòng)調(diào)整時(shí)，瞬時(shí)扭矩和振動(dòng)較大，該扭矩和振動(dòng)直接傳遞到螺栓和銷上，加上兩連接零件之間存在的安裝間隙，造成螺栓和緊固銷需要承受較大的扭矩和振動(dòng)的沖擊，所以，需在連接結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行改進(jìn)，降低瞬時(shí)扭矩和振動(dòng)對(duì)螺栓和銷的沖擊，需使用一種全新的連接結(jié)構(gòu)，使得維修方便，維修成本較低，凹凸互補(bǔ)連接方式就可以很好的解決該問題。
解決方案與對(duì)策
凹凸互補(bǔ)連接方式(圖5)是一種新的連接方式，可以非常有效的將端面連接的松脫問題進(jìn)行解決，特別是針對(duì)瞬時(shí)扭矩和振動(dòng)大的場(chǎng)合。
工作原理：通過在制動(dòng)器安裝板連接處設(shè)計(jì)和加工兩處凸臺(tái)(圖6)，且經(jīng)過扭矩力的計(jì)算與校核，凸臺(tái)設(shè)計(jì)的寬度為100mm，高度為50mm，兩連接側(cè)面的表面粗糙度為1.6μm；同時(shí)在渦輪支撐套的連接處設(shè)計(jì)和加工兩處凹槽(圖7)，凹槽設(shè)計(jì)的寬度為100mm，深度為60mm，兩連接側(cè)面的表面粗糙度為1.6μm。這樣凹凸互補(bǔ)的方式可以很好的補(bǔ)償安裝間隙導(dǎo)致螺栓和緊固受力不均，同時(shí)可以提高安裝的效率和精度。
圖5 凹凸互補(bǔ)連接方式
圖6 制動(dòng)器安裝板
圖7 渦輪支撐套
采用凹凸互補(bǔ)連接方式主要有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)解決兩零件端面連接帶來的螺栓松動(dòng)與斷裂，以及零部件斷裂問題。
(2)能有效的應(yīng)用在扭矩大和振動(dòng)大的場(chǎng)合。
(3)解決兩零件端面連接同軸度不高的問題。
展開 Abaqus利用梁?jiǎn)卧M螺栓連接 附基于ABAQUS對(duì)螺栓斷裂問題仿真分析下載
下載地址：基于ABAQUS對(duì)螺栓斷裂問題仿真分析
ANSYS 斷裂力學(xué)新功能之SMART自適應(yīng)裂紋萌生分析
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 ansys分析蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的面板和芯子的脫膠損傷問題 ￥49.9
1、 問題描述
研究蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的面板和芯子的脫膠損傷問題，蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)由上面板、下面板、膠膜及芯子組成，通過ANSYS進(jìn)行數(shù)值模擬。以承受板芯剝離方向載荷并含脫膠的蜂窩夾芯板為算例，整個(gè)模擬的尺寸為100*100*14.1(mm)。上、下面板為8層層合板（厚度為8*0.15mm，其層合順序?yàn)閇0/45/-45/90]s），并附加1層膠層（厚度為0.35mm），用殼單元模擬。中間為蜂窩芯子（厚度為12.5mm），其中芯子尺寸：邊長(zhǎng)為2.75mm，高為12.5mm，厚度為0.05mm，缺陷直徑為30mm，用殼單元模擬。假定在整個(gè)結(jié)構(gòu)的中心區(qū)域含有一個(gè)半徑為r的脫膠區(qū)域，計(jì)算中上面板加1Mpa的均勻拉力，下面板固支。其他面為自由邊界條件。其中，r根據(jù)自己建模的實(shí)際情況自定。
展開 三維ansys變壓器仿真分析問題
三維ansys變壓器仿真分析問題
ansys ncode隨機(jī)疲勞分析材料映射問題
問題在最后一張圖，如圖一進(jìn)入ncode打開Edit Material Map，默認(rèn)進(jìn)入的材料類型是SN R-ratio multi-curve，Material Group共有482個(gè)圖3（1-482），但到307后有個(gè)Default Material（圖2）…
SW對(duì)齒輪的有限元分析問題（對(duì)比ansys）
Geartrax生成的齒輪，圖5是參數(shù)
然后導(dǎo)入Solidworks，左下的齒輪鉸鏈連接，然后加了一個(gè)1N的轉(zhuǎn)矩，右邊的固定
仿真提示模型計(jì)算空間不夠，如果點(diǎn)no，如果左下齒輪沒有顯示，點(diǎn)yes，無解
模型導(dǎo)入ansys，左下齒輪圓柱固定，加了1N轉(zhuǎn)矩，右上齒輪完全固定，
求解結(jié)果嚴(yán)重形變（1N得力鋼就要形變？！）請(qǐng)問哪里設(shè)置錯(cuò)誤了么
很想把我的模型傳上來，提示說該擴(kuò)展無法上傳
ansys ls-dyna動(dòng)力分析遇到的問題
麻煩問一下各位大神，ansys ls-dyna中求解遇到* errors encountered in either the documentation or results *
* immediately to LSTC through your site focus. *是什么意思？
拜托各位大神了
Ansys電磁場(chǎng)分析初學(xué)者常見的問題
1.關(guān)于Ansys中的兩類邊界條件
邊界條件在電磁場(chǎng)分析中至關(guān)重要，Ansys中通常有兩類邊界條件。其實(shí)不僅是Ansys，所有基于有限元算法的軟件都存在著兩類邊界條件，即通量平行條件和通量垂直條件。所謂的通量平行和垂直就是指實(shí)際情況下磁力線和邊界的情況。在Ansys中，電磁場(chǎng)分析的邊界條件是相當(dāng)直觀的。在其幫助文檔是這么定義的:Flux-parallel: Set in-plane components of A to zero，即矢量磁位平面分量為0。通常在對(duì)稱模型的中間位置矢量磁位平面分量會(huì)為0，如變壓器鐵心中間可以設(shè)置通量平行條件，還有最外面的邊界也要設(shè)置A=0。
2.對(duì)于遠(yuǎn)場(chǎng)，即Far-field: Useelement INFIN11
在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域，設(shè)置AX=AY=AZ=0，即指定A=0。相當(dāng)于指定了第一類邊界條件，當(dāng)然也可不用Ansys中的遠(yuǎn)場(chǎng)單元，只需要將邊界設(shè)置的更大一些即可。
3.周期性邊界條件Periodic:Use Ansys’ cyclic symmetry capability.
Imposed external field: A(X,Y,Z)does not equal zero.即邊界條件A（矢量磁位）不為常數(shù)。一般情況下，通量平行條件是可以不加的，但是通量垂直條件一定要加。
4.進(jìn)行非線性求解的時(shí)候，如果你輸入了材料的磁化曲線，在進(jìn)行二維分析的時(shí)候是成功的，但是在三維分析的時(shí)候被告知得到的解是不收斂的。原因如下：
（1）你需要檢查一下程序的問題，是不是求解的步長(zhǎng)設(shè)置不合理。一般情況下，Ansys默認(rèn)的是25，這個(gè)值可以滿足大部分計(jì)算的需求，不過有的時(shí)候你需要把這個(gè)步長(zhǎng)變大。
（2）請(qǐng)確認(rèn)你輸入的磁化是否正確，是否滿足Ansys的要求。
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