ansys 裂紋擴展實例的案例
基于ANSYS裂紋擴展模擬和生命周期預測計算實例（原創，如轉載，請注明出處）
分析類型：斷裂力學
技術難點：斷裂 裂紋擴展 生命周期預測
完成人：技術鄰ANSYS專家
網址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
模擬過程：
裂紋擴展模擬和生命周期預測
SMART裂紋擴展實例講解
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。裂紋生長是兩個裂紋表面的分離過程，疲勞裂紋生長都是基于Paris法則進行計算的。Paris法則把應力強度因子變化區間和裂紋生長率在應力疲勞機理下建立關系。
C,m是Paris法則常數，這兩個常數和材料特性和應力比有關?！鱇疲勞循環內的應力強度因子變化區間：
現在的SMART裂紋生長主要用于計算模式I主導的裂紋生長，同時也支持小的模式II裂紋生長。下面通過一個案例對SMART有一個基本的認識。
操作步驟：
1、使用SMART進行裂紋生長計算時，必須在材料中定義Paris規則，通過Engineer Data中選擇Crack Growth Laws進行Pairs ‘Law的添加。
2、導入計算模型，在本例中建立了一個半徑為10mm，高為30mm簡單的圓柱結構。
3、在圓柱筒結構的外表面設置一個新的局部坐標系，如下圖所示：
4、SMART裂紋生長必須使用SOLID187單元進行計算，因此需要對整個體進行選中，然后通過Tetrahedrons的劃分方法和Patch Conforming算法進行網格劃分，保證單元是二階四面體SOLID187單元。
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。
展開 SMART裂紋擴展實例講解
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。裂紋生長是兩個裂紋表面的分離過程，疲勞裂紋生長都是基于Paris法則進行計算的。Paris法則把應力強度因子變化區間和裂紋生長率在應力疲勞機理下建立關系。
C,m是Paris法則常數，這兩個常數和材料特性和應力比有關。△K疲勞循環內的應力強度因子變化區間：
現在的SMART裂紋生長主要用于計算模式I主導的裂紋生長，同時也支持小的模式II裂紋生長。下面通過一個案例對SMART有一個基本的認識。
操作步驟：
1、使用SMART進行裂紋生長計算時，必須在材料中定義Paris規則，通過Engineer Data中選擇Crack Growth Laws進行Pairs ‘Law的添加。
2、導入計算模型，在本例中建立了一個半徑為10mm，高為30mm簡單的圓柱結構。
3、在圓柱筒結構的外表面設置一個新的局部坐標系，如下圖所示：
4、SMART裂紋生長必須使用SOLID187單元進行計算，因此需要對整個體進行選中，然后通過Tetrahedrons的劃分方法和Patch Conforming算法進行網格劃分，保證單元是二階四面體SOLID187單元。
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。
展開 DEBOND裂紋擴展斷裂分析實例，詳細分步介紹，附INP文件
最近要用debond命令做裂紋分析，由于剛接觸abaqus不長時間，查了幫助文件很多相關資料
做了一個非常簡單的小例子，初步掌握一下debond的使用方法。
上圖是未debond的
上圖是第一個節點debond后的，斷裂準則為critical stress
這個是INP文件
debond_sample.rar
通過time history 可以觀看斷裂過程
斷裂過程.part1.rar
斷裂過程.part2.rar
詳細步驟
Debond_sample_步驟1.rar
Debond_sample_步驟2.rar
ANSYS WORKBENCH疲勞裂紋擴展分析
接上一案例，采用ANSYS WORKBENCH進行疲勞裂紋擴展分析，模型參數與上一案例相同。
當采用圖示模型進行計算時，會有如下報錯信息。
于是依據模型對稱性，修改模型如下。
WORKBENCH中疲勞裂紋擴展基于應力強度因子形式的paris公式，相應材料參數中需添加圖示參數C和m。
ANSYS中提供了兩種疲勞裂紋擴展壽命計算方式，即固定裂紋擴展距離，計算每次擴展對應循環次數；或固定循環次數，計算相應循環次數對應裂紋擴展距離。
在Fracture下分別設置相應初始裂紋及裂紋擴展參數。
分析設置中修改Fracture Controls設置。
計算結果可獲取圖示的裂紋擴展距離、裂紋擴展壽命曲線及相應曲線的數值。
展開 改進型緊湊拉伸試樣疲勞裂紋擴展分析-ANSYS Workbench ￥3
研究的主要目標是展示裂紋擴展路徑的數值模型，并研究孔洞對改進型緊湊拉伸試樣（MCTS）在恒定振幅載荷條件下疲勞裂紋擴展和疲勞壽命的影響。研究使用了ANSYS Mechanical (Workbench)軟件，利用ANSYS中的智能裂紋擴展技術來準確預測裂紋擴展路徑和相關的疲勞壽命。巴黎定律模型被用來評估不同配置的MCTS在線性彈性斷裂力學（LEFM）假設下的混合模式疲勞壽命。這種方法涉及準確評估應力強度因子（SIFs）、裂紋擴展路徑，并通過增量裂紋擴展分析進行疲勞壽命評估。疲勞裂紋擴展結果表明，疲勞裂紋總是被孔洞吸引，因此它要么只能彎曲其路徑并向孔洞擴展，要么只能在孔洞丟失后從孔洞處漂浮并進一步擴展。在混合模式載荷條件下的裂紋擴展軌跡方面，本研究的結果與文獻中發表的幾項裂紋擴展實驗結果相似，這些實驗觀察到了類似的結果。
3. : Setup
拖動Static Structural Analysis 到 ANSYS Workbench中:
4. : Engineering Data (Material Model)
o 選擇的材料為"SAE 1020 Carbon Steel".
展開 ALOF三維裂紋擴展仿真實例——門式起重機主梁的角焊縫分析
ALOF含缺陷設備的軟件安全評定計算軟件——門式起重機主梁的角焊縫分析
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5所示。
(a) 導入二維CAD模型 (b) 生成平面網格模型 (c)拉伸得到實體網格模型
圖4.角焊接區建模過程
2、計算結果展示
圖 5.角焊接處裂紋擴展結果展示
圖6.動態裂紋擴展過程gif
3、確定檢修周期。
(a) 安全系數與疲勞次數關系曲線 (b)裂紋擴展量和疲勞次數關系曲線
圖7.疲勞次數分析結果
由圖可知，該裂紋在應力循環1.4百萬次以后，安全系數急劇變小，疲勞次數也趨于一極限值，此時結構將發生破壞，而裂紋擴展前十步的疲勞次數達到總壽命的95%以上，故取該疲勞次數來確定檢修周期，根據國內外實踐經驗通常取疲勞擴展次數的十分之一作為檢修周期，所以該設備的檢修周期為：
檢修周期=1.46百萬次÷每日使用次數200÷一年365天÷保守系數10=2年
展開 ARCAN 試樣靜態裂紋擴展分析 - ANSYS Workbench ￥3
本教程包括 ARCAN 樣本的逐步靜態裂紋擴展分析。
步驟 1：概述
在復雜的飛機結構中，裂紋擴展很少以耐久性和損傷容限分析 (DADTA) 中假設的理想方式擴展。通常，施加的載荷并不垂直于裂紋成核特征和隨后的裂紋擴展。這種情況稱為混合型裂紋擴展，或更籠統地說，三維 (3D) 裂紋擴展。大多數 DADTA 僅假設 I 型載荷；因此，工程判斷用于估計理想模型中存在的誤差量。需要更好地了解混合型疲勞裂紋擴展，以設計更好的裂紋預測模型。在混合型疲勞裂紋擴展領域發表的研究成果很少，阻礙了更新、更準確的 DADTA 的開發。
第 2 步：設置
在 ANSYS Workbench 主菜單上拖放靜態結構分析：
步驟3：工程數據（材料模型）
本教程選定的材料是“SAE 1020 碳鋼”。
材料模型由各向同性彈性、拉伸屈服強度和拉伸極限強度組成。
步驟 4：幾何（SpaceClaim 模型）
在 SpaceClaim 上創建的厚度為 1.01 毫米的 ARCAN 樣本的尺寸如下所示：
步驟 5：定義裂縫（命名選擇）
在定義裂紋前沿和裂紋表面時，下圖中可見的邊緣和表面被用作命名選擇：
步驟 6：定義裂紋（預網格裂紋和 SMART 裂紋擴展）
利用上一步創建的命名選擇，“預網格裂紋”定義如下：
具有靜態裂紋擴展選項和 600 MPA.mm ^ (0.5) 應力強度因子的“SMART 裂紋擴展”已通過預網格裂紋定義：
步驟 7：網格操作
已實施“面片符合方法”和“裂紋前沿細化”的默認網格操作。
展開 改進的緊湊拉伸試樣的疲勞裂紋擴展分析 - ANSYS Workbench ￥3
改進的緊湊拉伸試樣的疲勞裂紋擴展分析 - ANSYS Workbench
本教程包括改進的緊湊拉伸試樣的逐步疲勞裂紋分析。
步驟 1：概述
這項工作的主要目的是提出混合模式載荷下線性彈性材料中裂紋擴展路徑的數值模型，以及研究在恒定幅值載荷條件下改進的緊湊拉伸試樣中孔洞的存在對疲勞裂紋擴展和疲勞壽命的影響。
ANSYS Mechanical（工作臺）利用 ANSYS 中的一項新功能即智能裂紋擴展技術，準確預測恒定幅值載荷條件下的裂紋擴展路徑和相關的疲勞壽命。
在線彈性斷裂力學 (LEFM) 假設下，采用巴黎定律模型評估具有不同 MCTS 配置的改進緊湊拉伸試樣 (MCTS) 的混合模式疲勞壽命。該方法涉及通過增量裂紋擴展分析準確評估應力強度因子 (SIF)、裂紋擴展路徑和疲勞壽命評估。
疲勞裂紋擴展結果表明，疲勞裂紋始終被孔吸引，因此要么它只能彎曲路徑并向孔擴展，要么它只能從孔中浮出并在孔消失后進一步擴展。就混合型載荷條件下裂紋擴展的軌跡而言，本研究的結果與文獻中發表的幾項裂紋擴展實驗的結果相一致，這些實驗顯示了類似的觀察結果。
本教程主要基于 Abdulnaser M. Alshoaibi 和 Yahya Ali Fageehi 的論文“線性彈性材料疲勞裂紋擴展路徑的數值分析和壽命預測”。
第 2 步：設置
在 ANSYS Workbench 主菜單上拖放靜態結構分析：
步驟3：工程數據（材料模型）
本教程選定的材料是“SAE 1020 碳鋼”。
材料模型由各向同性彈性、拉伸屈服強度、拉伸極限強度和巴黎定律參數（C 和 m）組成。
展開 Ansys Mechanical SMART 裂紋擴展技術介紹與應用【今日16:00直播】
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</figure><p><br></p><p><strong>時間：10</strong>月21日（星期二），16：00-17：00</p><p><strong>內容簡介：</strong></p><p>SMART（Separating, Morphing, Adaptive and Remeshing Technology）是Ansys Mechanical中的一種可實現裂紋擴展與網格重劃分的斷裂力學分析功能，可幫助用戶實現靜態與疲勞工況下的結構損傷容限分析。本次研討會將簡要回顧相關的斷裂力學理論，介紹SMART功能在Mechanical界面的操作流程與各參數設置的影響。
展開 基于ansys/LS-DYNA的聚能裝藥爆破以及裂紋擴展k文件 ￥49
聚能裝藥爆破；裂紋擴展；預裂爆破；
聚能PVC管；2#巖石乳化炸藥；巖體采用HJC模型；
爆轟波作用于炮孔壁，產生初始的壓碎區，聚能方向的裂紋擴展主要由爆生氣體作用產生。
當爆生氣體壓力大于巖石動態抗拉強度時，巖石單元受拉破壞.
技術鄰周報Q13：裂紋擴展/ABAQUS/復合材料/LS-DYNA/疲勞分析/Digimat/數字化/Ansys...
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1、含節理的巖石內乳化炸藥不耦合爆炸引起的巖石裂紋擴展
作者：LSDYNA+
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1817399
巖石爆破是利用炸藥的爆炸作用對巖石施加荷載，使巖石破壞的力學過程。在開礦、地鐵掘進、隧道工程、建筑物爆破拆除中有廣泛的應用。該類問題很難通過試驗進行測試，因此需要通過仿真獲得精確的結果。
2、基于ABAQUS分析結果的Isight試驗數據擬
作者：凌云
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1817481
有限元仿真已廣泛應用于土木工程各領域，仿真計算與模型試驗成為推動結構工程模擬發展的基本手段。隨著分析技術的更新，計算結果的準確度與精度不斷提高。用試驗數據標定計算參數已經成為大型工程批量仿真模擬的常用方法。
3、基于LS-DYNA的復合材料防撞梁正碰剛性墻仿真
作者：
丫了個芭比
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1817830
實驗表明，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%；汽車整備質量每減少100公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6升；汽車重量降低1%，油耗可降低0.7%。而在駕駛方面，汽車輕量化后其加速性能也將得到提高，而在碰撞時由于慣性小，制動距離也將減少。此外，車輛每減輕100公斤，二氧化碳排放可減少約5克/公里。這些數據顯示出輕量化設計具備這樣三個優點：節油、減排、提升駕駛樂趣。輕量化材料主要包括碳纖維、鋁合金、鎂合金、鈦合金、工程塑料、復合材料和高強度鋼等，主要用來改造和替代車身材料。
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