沖擊陶瓷開裂
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-08-31
沖擊陶瓷開裂的視頻教程
炮彈沖擊纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料
陶瓷基調(diào)用SiC JH2本構(gòu)模型 界面采用Cohesive Surface以及用插件插入Cohesive element 附帶界面插件、纖維子程序以及JH2源文件
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ABAQUS高速沖擊陶瓷板SIC碳化硅JH2本構(gòu)考慮cohesive單元
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沖擊陶瓷開裂的實(shí)例教程
brittle cracking主要用于模擬一些脆性材料
其中幫助文檔23.6.2 Cracking model for concrete部分詳細(xì)講述了brittle cracking的應(yīng)用及參數(shù)含義
在此簡單介紹一下，有想學(xué)習(xí)的可以一起探討：
在此上傳一個簡單的模型圖及結(jié)果吧，由于這里涉及很多細(xì)節(jié)問題，不再一一描述，每個參數(shù)的變化、網(wǎng)格密度的改變都會影響開裂，一些基本的簡單規(guī)律如下（這些規(guī)律很好理解，主要是跟參數(shù)的含義有關(guān)），大家可以在調(diào)試的時候參考，做有限元還是得自己多調(diào)試，多摸索。
1 失效應(yīng)變或位移越大，小球沖擊后單元失效越多 2 剪切保留因子越小，小球沖擊后單元失效越多 3 斷裂應(yīng)力或斷裂能越小，小球沖擊后失效單元越多
ABAQUS斷裂模擬收徒 ，快速學(xué)會各種ABAQUS斷裂模擬方法 **/人（將有機(jī)會享有各種插件以及程序，價值**、專門定制視頻、全程親自教學(xué)、各種模型調(diào)試及解答問題等等，傾囊相教）
展開 由于能承受極端環(huán)境，陶瓷材料被用于核、化學(xué)和發(fā)電行業(yè)。不過，在高溫下，陶瓷容易因快速溫度改變事件（比如冷水滴同熱表面接觸）引發(fā)的熱沖擊而斷裂。在一種新穎的跨學(xué)科方法中，美國新墨西哥大學(xué)的工程師在美國物理聯(lián)合會（AIP）出版集團(tuán)下屬《美國物理聯(lián)合會進(jìn)展》雜志上報告了一種預(yù)防陶瓷熱沖擊的廉價、簡單疏水涂料。
“我們利用了完全相同的材料，但控制了熱傳遞，使陶瓷經(jīng)歷更加溫和的溫度梯度、減輕拉伸應(yīng)力，由此極大改善熱沖擊行為。”論文作者之一Youho Lee介紹說。
熱沖擊是未意識到玻璃對急劇溫度變化非常敏感的新手廚師在廚房中通常經(jīng)歷的一種現(xiàn)象。如果剛從烤箱熱度中恢復(fù)的玻璃沙鍋受到冷水沖擊，表面溫度的突然降低會在材料內(nèi)部產(chǎn)生不均衡的溫度梯度，引發(fā)拉伸應(yīng)力以及最終的破裂。相同的熱沖擊敏感性也會影響工業(yè)陶瓷的壽命。
從跨學(xué)科的學(xué)術(shù)背景出發(fā)，Lee決定探尋熱傳遞對陶瓷熱沖擊的影響。他通過拍攝水滴對加熱陶瓷表面影響的高速視頻分析了熱傳遞。“當(dāng)熱傳遞快速進(jìn)行時，碰撞瞬間會產(chǎn)生猛烈的氣泡和表面上的噴射流。”
研究發(fā)現(xiàn)，這些更加快速的熱傳遞模式同材料強(qiáng)度的減少相對應(yīng)。當(dāng)陶瓷被加熱至325℃時，出現(xiàn)了更加劇烈的液滴動力學(xué)過程（表明更加快速的熱傳遞），材料強(qiáng)度也相應(yīng)地大幅下降。不過，在高于325℃時，材料強(qiáng)度似乎較少受到熱沖擊影響，同時液滴動力學(xué)發(fā)生改變，形成更加明顯的蒸汽膜。
為減少熱傳遞以及陶瓷在高達(dá)325℃時經(jīng)歷的熱沖擊，Lee利用了一些核工程學(xué)的基本知識，也就是說，二相熱傳遞速率可通過將水從表面驅(qū)趕走以形成絕緣蒸汽膜而被降低。為此，他在陶瓷表面涂上納米粒子，產(chǎn)生納米結(jié)構(gòu)的疏水面。當(dāng)試驗(yàn)在擁有新涂層的陶瓷材料上重復(fù)時，水滴動力學(xué)得到極大改變，也沒有猛烈的泡沫噴出。而蒸汽膜的形成被觀察到。關(guān)鍵在于擁有新涂層的陶瓷在水滴撞擊后并未出現(xiàn)強(qiáng)度上的改變。
展開 1問題的提出
眾所周知，沖擊速度影響被沖擊物體破壞的程度。但其實(shí)被沖擊物體的表面造型也影響著沖擊的破壞程度。為探究物體表面造型對沖擊破壞程度的影響，本文選擇具有對稱結(jié)構(gòu)的高腳杯進(jìn)行仿真分析，高腳杯的內(nèi)外杯壁厚度及造型均不相同，當(dāng)物體以一定速度沖擊杯壁時，杯壁本身可以形成對比分析。本文采用ANSYS LSDYNA進(jìn)行了剛性小球高速、低速沖擊陶瓷高腳杯仿真，對比探討了沖擊速度對破壞程度的影響。
2有限元分析
（1）NX 10.0進(jìn)行高腳杯的幾何建模
由于高腳杯的曲面造型較為復(fù)雜，同時杯底與杯口設(shè)有倒角，因此幾何模型用專業(yè)建模軟件建立，本文采用NX 10.0建立的高腳杯幾何模型，其幾何設(shè)定的幾何參數(shù)來自市場常用的高腳杯數(shù)據(jù)如圖2-1所示，高腳杯渲染圖如圖2-2所示。
圖2-1高腳杯建模圖
圖2-2高腳杯渲染圖
（2）WB進(jìn)行剛性球及沖擊距離的設(shè)定
高腳杯的幾何模型在NX 10.0建立完成后，將模型導(dǎo)出成文本文件保存后在WB中打開，用DM進(jìn)行剛性球的建立與沖擊距離的設(shè)定，這里分開建模的好處是便于沖擊距離的設(shè)定與后期小球直徑與沖擊距離的修改調(diào)整，不必來回切換建模軟件。剛性球的半徑設(shè)為9mm，沖擊距離設(shè)為0.1m。整個沖擊系統(tǒng)建模如圖2-3所示。
圖2-3沖擊系統(tǒng)模型
（3）ANSYS APDL進(jìn)行部分前處理
在WB中完成沖擊系統(tǒng)的建模后，同樣將文件保存為文本格式導(dǎo)入到ANSYS APDL中進(jìn)行前處理。選擇ANSYS LSDYNA仿真環(huán)境，首先設(shè)定單元為顯示3D Solid164單元，再設(shè)定小球?yàn)閯傮w材料，高腳杯任意選擇一種彈性材料（高腳杯是陶瓷材料，用UE編輯器直接修改關(guān)鍵字為*MAT_110）后進(jìn)行網(wǎng)格劃分設(shè)定，適當(dāng)試錯調(diào)試網(wǎng)格大小后的網(wǎng)格劃分如圖2-4所示。
展開 脆性材料，任意兩個單元之間插入cohesive 單元，模擬其隨機(jī)開裂。
采用顯式求解器
附件是abaqus自帶的hashin+cohesive的模型inp文件，歡迎下載。
Job-42_7d_73_5v_shell.rar
模型尺寸為50 mm × 9.8 mm，初始溫度設(shè)置為680 K, 環(huán)境溫度設(shè)置為 300K；
材料參數(shù)如表所示
最終裂紋形態(tài)如圖所示：
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沖擊陶瓷開裂的最新內(nèi)容
模型尺寸為50 mm × 9.8 mm，初始溫度設(shè)置為680 K, 環(huán)境溫度設(shè)置為 300K；
材料參數(shù)如表所示
最終裂紋形態(tài)如圖所示：
1問題的提出
眾所周知，沖擊速度影響被沖擊物體破壞的程度。但其實(shí)被沖擊物體的表面造型也影響著沖擊的破壞程度。為探究物體表面造型對沖擊破壞程度的影響，本文選擇具有對稱結(jié)構(gòu)的高腳杯進(jìn)行仿真分析，高腳杯的內(nèi)外杯壁厚度及造型均不相同，當(dāng)物體以一定速度沖擊杯壁時，杯壁本身可以形成對比分析。本文采用ANSYS LSDYNA進(jìn)行了剛性小球高速、低速沖擊陶瓷高腳杯仿真，對比探討了沖擊速度對破壞程度的影響。
brittle cracking主要用于模擬一些脆性材料
其中幫助文檔23.6.2 Cracking model for concrete部分詳細(xì)講述了brittle cracking的應(yīng)用及參數(shù)含義
在此簡單介紹一下，有想學(xué)習(xí)的可以一起探討：
在此上傳一個簡單的模型圖及結(jié)果吧，由于這里涉及很多細(xì)節(jié)問題，不再一一描述，每個參數(shù)的變化、網(wǎng)格密度的改變都會影響開裂
由于能承受極端環(huán)境，陶瓷材料被用于核、化學(xué)和發(fā)電行業(yè)。不過，在高溫下，陶瓷容易因快速溫度改變事件（比如冷水滴同熱表面接觸）引發(fā)的熱沖擊而斷裂。在一種新穎的跨學(xué)科方法中，美國新墨西哥大學(xué)的工程師在美國物理聯(lián)合會（AIP）出版集團(tuán)下屬《美國物理聯(lián)合會進(jìn)展》雜志上報告了一種預(yù)防陶瓷熱沖擊的廉價、簡單疏水涂料。
“我們利用了完全相同的材料，但控制了熱傳遞，使陶瓷經(jīng)歷更加溫和的溫度梯度、減輕拉伸應(yīng)力
模型介紹：
復(fù)合材料層壓板損傷可以采用abaqus自帶的二維hashin，也可以自己寫子程序，動畫中顯示的是子程序?qū)崿F(xiàn)的。
脆性材料，任意兩個單元之間插入cohesive 單元，模擬其隨機(jī)開裂。
采用顯式求解器
附件是abaqus自帶的hashin+cohesive的模型inp文件，歡迎下載。
Job-42_7d_73_5v_shell.rar
