ansys裂紋擴展模擬的案例
ABAQUS裂紋尖端應(yīng)變、裂紋擴展模擬及問題
前幾天有人問我ABAQUS做焊點分析，我一看他給我的一片文獻，其實是用ABAQUS做裂紋擴展分析。之前也沒接觸過裂紋分析，于是照貓畫虎做了個算例，但是裂紋沒有擴展。
ABAQUS做裂紋有三種方法：contour integral，擴展有限元及VCCT法，這里用了contour integral法。
如圖所示，V形楔形處有一個預(yù)制裂紋，是采用Interaction模塊的assign seam設(shè)定的，裂紋的擴展面及方向是通過crack來設(shè)定的，類型為contour integral。材料模型定義了塑性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，彈性參數(shù)、GTN參數(shù)、脆性失效參數(shù)等。模型上的兩個孔，一個固支、一個勻速拉。預(yù)期當(dāng)裂紋尖端的單元變形達到某一個值時將刪除單元。
您看見了就給個意見唄。
步驟：
建立模型，進行適當(dāng)?shù)膒artition
定義材料：分別定義了elastic彈性參數(shù)、plastic真實應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、GTN模型參數(shù)、脆性失效參數(shù)（包括一個叫演化參數(shù)）。
定義預(yù)制裂紋、定義裂紋擴展面、方向，定義失效單元的generation。
邊界條件，提交job，查看結(jié)果。
結(jié)果：預(yù)期模型在塑性變形不是很大時就會產(chǎn)生裂紋擴展，但是模型產(chǎn)生了很大塑性變形后仍然沒有發(fā)生失效。
Mises應(yīng)力場：
x方向正應(yīng)力場
x方向真實應(yīng)變場
x方向塑性應(yīng)變場
裂紋尖端應(yīng)變的結(jié)果還是挺漂亮的，雖然正確性有待考證，如果裂紋出來了就完美了，可惜裂紋沒出來。
展開 基于ANSYS裂紋擴展模擬和生命周期預(yù)測計算實例（原創(chuàng)，如轉(zhuǎn)載，請注明出處）
分析類型：斷裂力學(xué)
技術(shù)難點：斷裂 裂紋擴展 生命周期預(yù)測
完成人：技術(shù)鄰ANSYS專家
網(wǎng)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(yù)測
經(jīng)典案例模擬1-巖石在溫度梯度下的裂紋擴展模擬（結(jié)果展示）
本人長期從事ABAQUS軟件仿真模擬，擅長平板焊接（高斯面熱源、高斯體熱源、雙橢球熱源、圓臺柱熱源等），基于子程序的摩擦攪拌焊接，壓力電阻焊接，子程序二次開發(fā)（UEXPAN、USDFLD、UHARD、FILM、DISP、DFLUX、CREEP等），基于子程序的相變模擬，裂縫模擬（應(yīng)力強度因子、J積分等），裂紋擴展（XFEM擴展有限元、cohesive element、cohesive surface、debond），水化熱（基于子程序uexpan、heatval、usdfld等），復(fù)合材料固化（基于子程序uexpan、heatval、usdfld等)，粉末燒結(jié)模擬（基于子程序），蠕變，彈塑性變形模擬，常規(guī)熱力耦合等。
本人只研究ABAQUS一個軟件，因此對軟件認(rèn)識比較深入，對于ABAQUS軟件數(shù)值模擬非常有經(jīng)驗，目前已經(jīng)完成有2000+的模擬案例。
如若有技術(shù)支持需要，可聯(lián)系我QQ 284589695。技術(shù)服務(wù)會適當(dāng)收費，希望理解。
展開 ABAQUS二維裂紋擴展模擬詳解
需要注意的是，在ABAQUS中當(dāng)采用圍線積分（contour integral）來計算應(yīng)力強度因子時，在圍線積分的區(qū)域只能為四邊形或六面體單元，雖然裂紋尖端的網(wǎng)格為三角形單元，但其實際上是退化的四邊形單元（degenerated quad），后面將會介紹如何劃分裂尖網(wǎng)格。
為了在ABAQUS中定義裂紋，首先需要指定裂紋面（crack front）以及裂紋尖端（crack tip），對于通過ABAQUS創(chuàng)建的二維部件實例，裂紋前沿可以指定為幾何點，幾何邊線以及幾何面，裂紋尖端可以指定為幾何點，而對于外部導(dǎo)入的二維網(wǎng)格（orphan mesh），裂紋前沿可以指定為節(jié)點，單元邊和單元面，裂紋尖端尖端可以指定為節(jié)點。除此之外還需要指定裂紋面的法向矢量方向或者裂紋擴展的方向，在ABAQUS中裂紋擴展的方向也被稱為q向量，該向量將用于圍線積分的計算。裂紋的定義如圖3所示。
圖3 ABAQUS裂紋定義界面
為了在裂尖單元中引入奇異性，需要對單元節(jié)點進行特殊的處理。如圖4所示，對于8節(jié)點的四邊形單元（二階單元，具有中間節(jié)點），首先ABAQUS會將四邊形單元的其中一條邊壓縮，假設(shè)該單元邊由節(jié)點a, b和c構(gòu)成，壓縮之后節(jié)點a, b和c將合并共同構(gòu)成裂紋尖端，隨后與裂紋尖端相連的兩條單元邊上的中間節(jié)點將會被移動到距離裂紋尖端1/4處的位置。
展開 
經(jīng)典模擬案例4-道路在移動載荷下的裂紋擴展模擬（結(jié)果展示）
本人長期從事ABAQUS軟件仿真模擬，擅長平板焊接（高斯面熱源、高斯體熱源、雙橢球熱源、圓臺柱熱源等），基于子程序的摩擦攪拌焊接，壓力電阻焊接，子程序二次開發(fā)（UEXPAN、USDFLD、UHARD、FILM、DISP、DFLUX、CREEP等），基于子程序的相變模擬，裂縫模擬（應(yīng)力強度因子、J積分等），裂紋擴展（XFEM擴展有限元、cohesive element、cohesive surface、debond），水化熱（基于子程序uexpan、heatval、usdfld等），復(fù)合材料固化（基于子程序uexpan、heatval、usdfld等)，粉末燒結(jié)模擬（基于子程序），蠕變，彈塑性變形模擬，常規(guī)熱力耦合等。
本人只研究ABAQUS一個軟件，因此對軟件認(rèn)識比較深入，對于ABAQUS軟件數(shù)值模擬非常有經(jīng)驗，目前已經(jīng)完成有2000+的模擬案例。
如若有技術(shù)支持需要，可聯(lián)系我QQ 284589695。
展開 航空發(fā)動機葉片裂紋擴展規(guī)律數(shù)值模擬研究
牟園偉等[10] 通過ANSYS 分析了外物損傷葉片的初始裂紋形態(tài)對疲勞壽命的影響。馬利麗[11] 通過MSC/ PATRAN 有限元分析軟件對某發(fā)動機試車過程中發(fā)生裂紋故障的渦輪葉片進行了振動研究。李洪松等[12] 對某型燃?xì)鈾C的壓氣機葉片進行了有限元模態(tài)分析,結(jié)合坎貝爾圖得出二階和四階的復(fù)合振動是造成葉片斷裂的主要原因。
Franc3D 裂紋分析軟件主要計算三維裂紋的裂紋擴展與
疲勞壽命,國內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用該軟件進行了很多裂紋擴展分析工作,證明其是裂紋擴展和壽命預(yù)測的可靠手段。Liao等[13] 基于ABAQUS 聯(lián)合Franc3D 提出了一種用于航空航天領(lǐng)域的鋁鋰合金修復(fù)結(jié)構(gòu)剩余疲勞壽命估算方法。Mangardich等[14] 基于Franc3D 對某型航空發(fā)動機高壓壓氣機葉片在使用過程中發(fā)生斷裂的裂紋擴展進行了三維數(shù)值模擬。Wang 等[15] 利用ABAQUS 和Franc3D 研究了GH4169 高溫合金在滑動疲勞磨損條件下的裂紋擴展特性。李巖等[16] 基于Franc3D 探討了渦輪盤裂紋關(guān)鍵位置選擇、初始裂紋尺寸及形狀的確定和選擇問題。路衛(wèi)兵等[17] 使用Fracnc3D 針對大模數(shù)表面淬火齒條的裂紋擴展規(guī)律進行了研究。熊勛等[18]采用Franc3d 和ABAQUS 聯(lián)合仿真的方法,對帶初始預(yù)制裂紋的Q235 鋼CT 試樣進行了疲勞裂紋擴展及壽命預(yù)測和分析。謝芳等[19] 利用ANSYS 及Franc3D 對球形壓力容器軸向橢圓埋藏裂紋擴展進行了分析。
在葉片裂紋擴展理論和數(shù)值分析方面,當(dāng)前研究多局限
于表面裂紋和穿透裂紋,但是實際中的葉片多以三維裂紋形式存在,對于其裂紋前緣形貌、裂紋擴展路徑、裂紋擴展壽命的建模、數(shù)值模擬、理論分析都十分復(fù)雜。
展開 基于VCCT的裂紋擴展模擬
http://www.docin.com/p-437977520.html
基于DYNA的含裂隙巖體爆破裂紋及擴展及損傷模擬 ￥48.9
本案例研究了含裂隙巖體爆破中裂紋的擴展及損傷過程，Ls-dyna模擬了爆炸應(yīng)力波在裂隙巖體中的傳播特性。結(jié)果表明:爆破過程中應(yīng)力波分布不均勻，主要向自由表面?zhèn)鞑ラ]合型宏觀裂隙阻礙爆炸應(yīng)力波的傳播，且在裂隙處會止裂，裂紋及損傷會繞過裂隙處，模擬結(jié)果如下 ：
圖1 含裂隙巖體爆破裂紋及擴展有限元模型
圖2 含裂隙巖體爆破裂紋及擴展過程
圖3 含裂隙巖體爆破裂紋及等效應(yīng)力波傳播過程
本案例適用于研究爆炸、沖擊、侵徹動力學(xué)的朋友，下面附上該模擬的K文件，大家有疑問可以在私信我，歡迎交流！
展開 Franc3D與ABAQUS聯(lián)合仿真模擬角裂紋擴展
通過abaqus建模，franc3d定義裂紋及擴展，可以模擬孔邊角裂紋的擴展。
圖一左側(cè)顯示了角裂紋的擴展路徑，從角裂紋逐漸擴展為穿透裂紋，右側(cè)顯示的是裂紋擴展過程中應(yīng)力強度因子的變化。圖2則是ABAQUS中的odb文件顯示結(jié)果，能夠清晰觀察到角裂紋的擴展過程。
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(shù)與上一案例相同。
當(dāng)采用圖示模型進行計算時，會有如下報錯信息。
于是依據(jù)模型對稱性，修改模型如下。
WORKBENCH中疲勞裂紋擴展基于應(yīng)力強度因子形式的paris公式，相應(yīng)材料參數(shù)中需添加圖示參數(shù)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(yīng)循環(huán)次數(shù)；或固定循環(huán)次數(shù)，計算相應(yīng)循環(huán)次數(shù)對應(yīng)裂紋擴展距離。
在Fracture下分別設(shè)置相應(yīng)初始裂紋及裂紋擴展參數(shù)。
分析設(shè)置中修改Fracture Controls設(shè)置。
計算結(jié)果可獲取圖示的裂紋擴展距離、裂紋擴展壽命曲線及相應(yīng)曲線的數(shù)值。
展開 三維復(fù)合材料CT試樣裂紋擴展模擬 ￥20
關(guān)于X-FEM：
X-FEM可以與兩種方法結(jié)合使用：
-內(nèi)聚區(qū)模型（基于X-FEM的內(nèi)聚行為）
-虛擬裂紋閉合技術(shù)（基于X-FEM的LEFM方法）
在本教程中，將使用以上兩種方法。基于X-FEM的內(nèi)聚行為適合于對延性材料的破壞進行模擬（90°層中的基體破壞），而基于LEFM方法的X-FEM適合于對脆性材料的破壞進行模擬（0°層中的纖維破壞）。
2.初始裂紋位置
3.基于材料cohesive行為的XFEM定義（90°層中的基體破壞、延性）
定義屬性：
材料屬性賦予部件（是中間的3個cell）
定義方向：
定義XFEM（中間三個cell）
3.基于線彈性斷裂力學(xué)的XFEM定義（0°層中的纖維破壞、脆性）
定義XFEM（前面三個cell）定義XFEM（后面三個cell）
4.控制輸出
5. 修改常規(guī)解決方案控件以改善收斂行為
展開 
#abaqus2018版本自帶插入cohesive-裂紋擴展模擬例子
image_process=/format,webp/resize,w_760" data-initial-src="https://img.jishulink.com/upload/201810/94658aedaf8b49f198e15661d3525a9d.jpg">
</div><p>最后附上這個模型的cae和inp文件，需要的同學(xué)請下載</p><p><img src="https://img.jishulink.com/201810/imgs/5447dfd1d6614bf2a05d811471a58e1c.gif"><a href="https://oss.jishulink.com/upload/201810/aec207de371c4b0aa180c59a9f2742e2.rar" rel="noopener noreferrer" target="_blank" style="color: rgb(0, 102, 204);">#abaqus2018版本自帶插入cohesive-裂紋擴展模擬例子.rar</a></p><p>ABAQUS斷裂模擬收徒 ，保證快速學(xué)會各種ABAQUS斷裂模擬方法 1200/人（將享有各種插件以及程序，價值3000+、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）</p><p><br></p>
展開 批量插入cohesive單元模擬裂紋擴展-原創(chuàng)例子
<p>目前為止裂紋的任意路徑擴展模擬主要有三種方法：1 基于斷裂力學(xué)，根據(jù)計算得到的G或者K與臨界值進行比較，設(shè)置裂紋的一次擴展長度，更新模型，重新劃分網(wǎng)格，再進行下一次計算，這種方法雖然可以實現(xiàn)裂紋的任意路徑擴展，但是必須預(yù)制裂紋，而且計算十分復(fù)雜，實現(xiàn)困難，對于沒有什么編程基礎(chǔ)的人，幾乎很難實現(xiàn)，另外，它對于模擬裂紋的分叉及交叉問題幾乎無能為力；2 通過ABAQUS軟件中的擴展有限單元法即便XFEM，這種方法對于簡單模型的失效分析極為有限，而且與實驗吻合較好，而且可以很方便地預(yù)制裂紋的位置，不受幾何模型的限制，同時，它可以使用斷裂力學(xué)準(zhǔn)則模擬預(yù)制裂紋的擴展，又可以使用損傷力學(xué)準(zhǔn)則模擬裂紋的萌生及后續(xù)的擴展，但是即便有如此多優(yōu)點，目前為止它的應(yīng)用仍然不是十分廣泛，這主要因為它有一個致命的弱點，就是不能模擬裂紋的合并及分叉，盡管最先版本的ABAQUS中加入了裂紋合并及分叉的模擬，但是效果簡直不忍直視，可以忽略了，但是反過來說，這也是軟件的一大進步，相信在不久的將來，ABAQUS可以把裂紋的分叉及合并做的更好，到時候大家就可以暢游分叉裂紋的世界了，但估計這需要一個較長時間的等待了；3 通過在實體單元間批量插入cohesive單元實現(xiàn)任意裂紋的萌生及擴張，這種方法最大的好處就是裂紋的整個過程都可以實現(xiàn)，包括萌生、擴張、分叉、合并、剝落，但是它也有一個弱點，使用過cohesive的人都知道，參數(shù)比較難調(diào)，要想達到預(yù)期的效果必須進行大量的調(diào)試，但是話說回來，任何模擬工作都要經(jīng)過大量的調(diào)試過程，總之，這種方法是一個非常好用又有效的方法，下面給出2d和3d原創(chuàng)例子的效果圖及cae、inp和動畫文件。
展開 abaqus模擬邊坡裂紋擴展（XFEM）
求abaqus在模擬邊坡裂紋擴展這塊的例子和abaqus有關(guān)的學(xué)習(xí)資料，我學(xué)習(xí)abaqus有段時間了，但進步很慢，想找人交流交流，將感激不盡！qq1446449003
#ABAQUS圍線積分+網(wǎng)格重劃分--模擬裂紋任意路徑擴展
image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_760" data-initial-src="https://img.jishulink.com/upload/201811/076da1e6bd9d4a02bb0d52f71b69dbb8.jpg">
</div><p>前面的帖子已經(jīng)介紹過在ABAQUS中模擬裂紋都有哪些技術(shù)，事實上，目前各大商業(yè)軟件對于裂紋擴展的模擬還是有很多很多限制的，更不要說模擬裂紋的任意路徑擴展了，截止目前，分析裂紋任意路徑擴展的方法主要包括以下幾種方法：</p><p>1 使用ABAQUS（或者ls-dyna等）自帶材料損傷本構(gòu)，達到失效的單元會被刪除；</p><p> 例如：brittle cracking、ductile damage等</p><p>2 使用ABAQUS自帶的擴展有限單元法xfem模擬裂紋任意路徑擴展，裂紋可以穿過單元；</p><p> 例如：基于LEFM或者粘性片段法的xfem</p><p>3 在實體單元間批量插入cohesive單元模擬裂紋的任意路徑擴展；</p><p> 例如：在所有實體單元間批量插入cohesive單元</p><p>4 使用圍線積分+網(wǎng)格重新劃分模擬裂紋的任意路徑擴展；</p><p> 例如：自己編程實現(xiàn)圍線積分+網(wǎng)格重新劃分，或者franc2d/3d，zencrack3d，ALOF，adapcrack等</p><p>********</p><p>前三種其實目前用的比較多，各種例子視頻講解都有，但是對于第四種方法，往往由于使用起來太復(fù)雜被大家所拋棄，下面我們就重點講解一下這種方法，為大家提供一種思路，有興趣的可以自己使用python二次開發(fā)來完成。
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