ansys 裂紋仿真的案例
基于FE-SPH耦合的算法采用ANSYS/LSDYNA仿真磨粒磨削硬脆材料的裂紋仿真方法總結 ￥9.99
30angle 裂紋云圖
30angle 沿深度方向的裂紋分布云圖
調試許久的金剛石磨粒磨削硬脆材料引起的裂紋延伸擴展云圖終于有了一定的進展，紀念一下。2021-12-7.
基于ANSYS APDL的有裂紋平板問題的斷裂力學仿真（PLANE183）
但是對于有裂紋的，高強度的構件，使用應力來度量其強度就是錯誤的，此時需要使用新的準則來考察其強度問題。
《斷裂力學》提供了對于這種問題的強度計算方法，并給出了諸如能量釋放率，應力強度因子，J積分等概念來度量含有裂紋構件的強度，以考察一個帶有裂紋的構件，在某種外力作用下，它的裂紋是否會進一步擴展；或者如果想要它的裂紋不進一步擴展的話，其裂紋的長度應該是多少，等等。
本篇給出一個最經典的例子，就是一塊平板上有一個裂紋，在平板上施加拉力，考慮在該力作用下平板強度的問題。
【問題描述】
一長平板在中間有一水平裂紋，現在板的上下邊沿施加均布拉力如下圖，要求該裂紋的應力強度因子。
其中材料參數，圖中個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幫助中的一個例子VM256CINT Command>，幫助中對該例子依次使用PLANE183，SOLID185，SOLID186進行建模，并考察應力強度因子。本文只使用了其中的PLANE183建模部分，并對其中命令的順序進行了部分整理，并刪除了部分筆者以為不必要的程序。
2. 對于2-D裂紋，使用ANSYS所推薦的PLANE183單元。
3. 因為是一個對稱問題，只取四分之一建模，并把裂紋尖端點作為坐標原點。
4. 幾何建模時對于裂紋用直線表示，而由于裂紋尖端存在著很高的應力梯度，需要對此處仔細劃分網格。這里用KSCON指明裂紋尖端，并說明如何在其周圍劃分網格。
5. 設置對稱邊界條件，并用CINT定義計算裂紋的相關參數。
6. 后處理中提取出應力強度因子。
7. 本文使用命令流的方式進行求解。
【求解過程】
1.
展開 基于智能裂紋擴展方法在CT樣本中進行裂紋擴展傳播仿真 ￥5
裂紋擴展模擬一直是學術界和工業界的一個難題。Ansys機械提供分離變形和自適應重網格
模擬脆性材料裂紋擴展的SMART技術。SMART裂紋擴展方法自動評估裂紋尖端的斷裂參數（應力強度因子或j積分），并根據用戶定義的臨界值進行檢查。該算法還計算了滿足裂紋擴展準則時的裂紋擴展角。隨著裂紋的擴展，裂紋尖端周圍的網格自適應細化。
?
基于XFEM的裂紋擴展仿真過程詳解和仿真經驗交流（二）（包括直接循環載荷步疲勞裂紋擴展分析） ￥20
第二部分、基于XFEM_paris模型的裂紋擴展仿真分析
相比于靜態裂紋參數計算問題，裂紋擴展仿真在學術和工程領域更為人們所關注，常用的方法有網格重劃分技術、邊界元法、無網格方法和XFEM，其中，XFEM通過引入水平集法和單位分解等思想實現了實體與裂紋相互獨立，在裂紋擴展的過程中不需要更新網格，提高了計算效率。ABAQUS中集成的XFEM裂紋擴展仿真可以根據使用的模型分為三類：基于損傷力學內聚力模型（cohesive）的牽引分離定律、基于LEFM的虛擬裂紋閉合技術（VCCT）和基于Paris公式的疲勞裂紋擴展理論。第一種方法可以不用預制裂紋，適用于裂紋的萌生壽命分析，第二種不是很熟悉，第三種則必須預制裂紋，適用于裂紋的擴展壽命分析。下面將對這三種操作流程進行一一說明，以二維模型為例，三維模型基本相同。
讀者須知：經過很多次的仿真分析，在模型和參數基本相同的情況下，筆者發現基于cohesive和基于VCCT模型的裂紋擴展分析很難得到收斂，仿真難度較大，這有可能是參數設置的問題，部分參數修改之后還是能夠成功的，但也有可能是本人學藝未精，所以說只能是提及一下給個建議。但是基于Paris模型的方法仿真效果還不錯，因此本文僅對后者做詳細的說明，至于其余兩種方法只能夠簡單的說明一下其實現過程中的異同點。再次強調，本文只有基于Paris模型的direct cyclic分析步的仿真過程，誤買本帖的同學請別來罵我。
本文還將針對同學們在仿真過程中的一些問題提供解決方法和思路，其中包括：裂紋不發生擴展、每個cycle裂紋都會擴展一次等。
展開 
Ansys Workbench建立半橢圓裂紋和隨機裂紋 ￥2
基本模型如下，在綠色表面分別建立半橢圓裂紋(Semi-Elliptical Crack)和隨機裂紋(Arbitrary Crack)進行計算：
一、半橢圓裂紋(Semi-Elliptical Crack)
1、建立局部坐標系如下圖，注意x軸指向裂紋深度方向，z軸指向裂紋長度方向：
2、添加半橢圓裂紋
選中Model單擊工具欄Fracture即可添加裂紋功能如下圖：
右擊Fracture->Insert->選擇Semi-Elliptical Crack添加半橢圓裂紋如下圖：
3、半橢圓裂紋參數設置及說明
4、網格設置及劃分
單元階數設置為二階如下圖：
單元形狀設置為四面體如下圖：
右擊選擇Generate All Crack Meshes生成網格如下圖：
5、加載
底面施加固定約束，頂面施加拉力10000N如下圖：
6、查看計算結果
除查看變形、應力等結果外，可以添加Fracture Tool查看裂紋尖端強度因子如下圖：
Fracture Tool選擇Semi-Elliptical Crack如下圖：
應力強度因子結果如下圖：
二、隨機裂紋(Arbitrary Crack)
1、建立裂紋體如下圖中Surface Body：
2、建立局部坐標系如下圖，注意x軸指向裂紋深度方向，z軸指向裂紋長度方向：
3、添加隨機裂紋
隨機裂紋的形狀不固定，這里做成了長方形。
展開 爆破裂紋擴展CAE仿真（蛛網式裂紋）
一、仿真背景
爆轟產物膨脹破巖。炸藥爆炸會產生極大壓力，爆轟氣體膨脹破巖，同時對藥包周圍巖體施加非常大的載荷，以炸藥為中心周圍巖體產生徑向移動，因自由面的存在，附近巖體產生不一樣的位移量，藥包與自由面距離最近，附近巖體移動速度快持續時間長，產生較大位移，巖體距離藥包越遠則位移量越小。各巖體間巖體位移不一致，相互間會產生作用力，作用力為切向應力，在破壞巖體的某一范圍內，切向應力將大大超過巖體自身的動抗壓強度，由然在球形藥包附近的巖體會產生許許多多徑向裂隙。徑向裂隙產生后，爆生氣體進一步泄放，裂隙繼續延伸擴展，巖體加劇破碎。根據自由面距離和炸藥量等，巖體被破壞,可能被拋出形成爆破漏斗，或向自由面微微隆起。
二、仿真工具
本文采用Oasys、HyperWorks 前后處理器和LS-DYNA V971 求解器。
三、模型簡介
本例為2維爆破仿真模型，淺孔自由面垂直向上，應力波首先傳播至表面，淺孔爆破會創造出新的自由面；深孔為孔底起爆，爆生氣體貫穿底部，深孔處開始破碎，爆炸應力波傳播至分界處產生反射；部分爆炸應力波繼續向上傳播，因淺孔處產生新的自由面，部分爆炸應力波沿淺孔方向向上傳播
四、仿真動畫（手機APP用戶要點擊圖片才能看到動畫哦）
想學習更多的知識，請聯系我們！
展開 【11月15-16日 上海】ANSYS官方培訓—PCB熱-應力可靠性和多場耦合分析培訓班
ANSYS專門針對PCB設計分析解決方案，可以快速從ECAD中直接導入PCB熱物參數，從而能在Mechanical中進行準確的PCB板熱力、疲勞、隨機振動、跌落等可靠性問題的仿真。ANSYS針對集成電路封裝也提供強大解決方案，可以快速準確進行集成電路熱應力問題、封裝翹曲、焊球疲勞問題、裂紋預測及擴展等可靠性分析。
本次培訓從解決PCB及集成電路封裝結構可靠性基礎功能入手，逐步深入到ANSYS解決PCB及集成電路封裝結構可靠性高級解決方案，并將演示國外專家解決集成電路封裝可靠性問題的多層次模型方案。
為了解決集成電路封裝結構可靠性仿真需求，提升相關科技工作者的技術水平，普及ANSYS軟件高級功能。因此，ANSYS公司特開辦“PCB熱-應力可靠性和多場耦合分析培訓班”。
培訓合格者發放ANSYS技術培訓認證證書。
展開 基于XFEM的裂紋擴展仿真過程詳解和仿真經驗交流（三）
第三部分、基于XFEM_COHESIVE & VCCT的裂紋擴展仿真分析
接著上部分的內容，擔心有些同學會搞混淆，這里把cohesive和VCCT兩個模型單獨拿出來說一下，主要說一下與Paris模型仿真的不同之處。由于這部分我用的比較少，難免會有考慮不周和認識錯誤的地方還請大家批評指正。
####通用靜態分析步下的XFEM_COHESIVE裂紋擴展仿真####
首先需要說明的是，三種方法的默認裂紋擴展方向準則好像都是MTS準則即最大周向應力準則，因此，只要你的網格劃分合理，邊界條件定義正確，裂紋的擴展軌跡基本上相同。不同之處在于疲勞裂紋擴展壽命問題，它與模型和材料參數有關，如果仿真結果不是很理想，不妨換種仿真模型或者調整參數。
（1） part：可以選擇不建立crack實體，即無預制裂紋仿真，程序會根據你定義的參數判斷富集域部分單元的起裂條件，通過牽引分離定律判斷單元的損傷程度，包括最大主應力和臨界能量釋放率條件或者最大位移條件。
展開 基于XFEM的裂紋擴展仿真過程詳解和仿真經驗交流（一） ￥5
研究結構裂紋擴展和疲勞壽命已經有了一段時間，深深的感覺到國內研究成果相比國外有著許多的不足，尤其是在裂紋問題有限元仿真這一塊，現有的先進的思想和方法都是國外研究者先提出和應用的。其中，擴展有限元方法（XFEM）以其獨特的優勢得到了研究者們的青睞，然而國內的相關資料特別是軟件操作方面比較少，而且各執其詞，這會使得許多初學者產生誤解（筆者就是因此而走了不少的彎路），工欲善其事必先利其器，準確掌握了合適的方法才能更好的進行后續的研究工作。在學習了網上相關研究者的視頻資料、ABAQUS16.4用戶手冊和達索官方的培訓資料之后，筆者對這部分軟件操作過程進行總結并給出了自己的一些理解，很多小的細節往往會導致較大的誤差甚至是仿真的失敗，針對這些問題給出了一些小小的建議，希望對未來研究這方面內容的同學們有所幫助。
第一部分、基于XFEM的靜態裂紋參數計算
相比于同類型的有限元分析軟件（如ANSYS），ABAQUS在裂紋這種強不連續問題上的仿真方面，其前處理建模和求解部分更加優秀，但是后處理部分比較困難，有些參數沒辦法通過軟件直接輸出，需要進行二次開發，后處理部分目前我做的還不是很好將在優化之后另作說明。
###########################################################################
仿真具體流程如下：（圖片太多了上傳麻煩而且不方便排版，我懶得一個個上傳了，需要詳細流程的還是請下載文檔吧）
（1） 建立part：（實體模型和裂紋模型）
首先必須要明確的是ABAQUS只能夠計算和輸出三維裂紋的靜態裂紋參數，靜態裂紋必須三維，靜態裂紋必須三維，靜態裂紋必須三維，重要的事說三遍。
展開 案例 | 通過仿真避免焊接裂紋
案例1：擺臂焊縫開裂,在關鍵連接點焊接殘余變形太大
案例2：扭力梁的焊縫開裂
Simufact解決方案
為了解決這個技術問題并找到一個可行的工藝設計方案，MSC中國團隊開始幫助客戶針對上述結構開展焊接過程仿真分析和執行后續的疲勞壽命計算。這里的關鍵點是提供殘余應力和全部的“焊接歷史”（即變形、殘余應變，峰值溫度）作為疲勞壽命模擬的初始條件。為此Simufact Welding作為最先進的仿真工具被用來預測相關結果值和優化不同焊接條件下的工藝參數。
焊接殘余應力顯著影響焊縫的疲勞耐久性能。在傳統的結構和疲勞壽命有限元分析中焊接殘余應力沒有被考慮進來，因此工程師們不能重現開裂問題。采用Simufact Welding，工程師們能夠復現擺臂的焊接過程，并獲得焊接殘余應力。通過結合疲勞分析和基于Simufact Welding得到的結果——焊接殘余應力，開裂問題可以成功重現。為減少焊接殘余應力和關鍵接頭的焊接變形，工程師將焊接順序進行了調整，并將改進后的焊接工藝在Simufact Welding中進行了分析。最終解決了開裂的問題，并將焊接變形減少至可接受的公差范圍。
上述工作流程被應用到擺臂和扭力梁兩種結構上，可以明顯的和可持續的幫助用戶減少焊接殘余應力、變形，最終成功的預防結構開裂問題。
結果
長安汽車通過使用Simufact Welding能夠對焊接殘余應力和變形進行精準的預測，并基于得到的焊接殘余應力等結果進行后續的焊縫疲勞性能分析，從而幫助企業降低開發階段的測試工作約20%的時間和10% 的成本投入。
展開 裂紋模擬斷裂仿真軟件
主要目標就是為用戶提供一個對含缺陷構件方便準確進行模擬計算的平臺，以評估含裂紋等缺陷金屬構件的安全性與可靠性。ALOF的分析精度已為大量的實驗和學術論文所證明。
ALOF的主要功能和特色為：
⑴ 方便快捷地模擬含裂紋或缺陷體的失效破壞過程，評估裂紋構件的安全與可靠性。建立分析模型時可不預設裂紋形狀，裂紋擴展過程更無需人工干預；為提高分析精度，用戶可在裂紋附近進行高效的分層加密。
⑵ ALOF擁有友好的用戶交互界面，用戶可以在交互界面上建立CAE網格模型、定義材料和荷載以及選擇多種裂紋求解算法。ALOF可以根據分析結果生成失效或破壞過程的動畫，提供用戶所需要的失效分析報告。
下面是采用該軟件對一個門式起重機主梁的角焊縫裂紋安全評估與檢修周期制定。
1、背景介紹及模型簡化ALOF實現
門式起重機主梁的角焊縫是最容易出現裂紋擴展的區域之一，我們以此部位為例介紹ALOF確定漏檢設備檢修周期的過程。
圖1.門式起重機示意圖
圖2.門式起重機主梁參數化建模對話框與參數化模型
通過對該設備進行現場儀器探測和主梁模型的有限元分析，發現在某角焊縫處存在最大拉應力σm=150MPa，該部位受力如下圖3所示
圖3角焊縫模型
該角焊縫處存在一漏檢表面裂紋，以探測設備的漏檢長度作為裂紋初始長度，裂紋長度a =2mm，如下圖4所示。對該角焊接局部區域建立有限元模型，并定義初始裂紋，進行檢修周期的計算，有限元模型如圖所示。
展開 
基于ANSYS WORKBENCH 的裂紋添加
分析問題：ansys workbench中裂紋添加方法
分析平臺：ANSYS Workbench 17.0
技術難點：網格要求及裂紋方向
分析人：技術鄰 一無所有就是打拼的理由
可代做業務：穩態，瞬態熱分析，結構分析等
剛開始用workbench做裂紋，有很多不足之處，請大家指正。
裂紋網格
裂紋附近應力集中
裂紋強度因子
J積分
基于comsol的超聲紅外裂紋摩擦發熱仿真分析
</p><p><strong>2、驅動損傷區域摩擦發熱：</strong>遇到裂紋、分層等損傷時，在超聲波的激勵下介質損傷兩界面間發生接觸碰撞，質點間的摩擦作用使超聲波產生的機械能轉化為熱能，從而使損傷處及相鄰區域的溫度明顯升高，</p><p><strong>3、紅外成像，發現熱區：</strong>其對應表面溫度場的變化可用紅外熱像儀觀察和記錄。</p><p><br></p><p> 此次采用comsol的固體力學和固體傳熱模塊復現 超聲致裂紋摩擦發熱基本原理。</p><p> 其中兩個模塊耦合采用的是固體力學的接觸-摩擦以及相應的摩擦耗散熱進行。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202202/d8ea00fe191141a2b3c48429e6dc7a32.gif"></p><p><br></p>
展開 帶孔洞板的裂紋擴展及斷裂仿真
本篇案例采用相場損傷模型模擬了帶孔洞板的裂紋擴展及斷裂過程，模擬結果如下：
感興趣的朋友可加我交流模型。Q：172497934，群1:743937736，群2：858277810。
鋼裂紋磁通密度測量仿真計算 ￥1000
本案例構建了一電磁結構設備，用于測量帶有裂紋的鋼結構的測通密度，建立的結構模型如圖1所示：
圖1 幾何模型
基于COMSOL軟件的電磁場分析模塊，模擬得到了帶有多條裂紋的鋼圓柱體結構的磁通密度模，模擬結果如下圖所示：
該方法和模型可用于進行結構的缺陷檢測，歡迎交流模型！
