裂紋擴(kuò)展的ansys分析的案例
ANSYS WORKBENCH疲勞裂紋擴(kuò)展分析
接上一案例，采用ANSYS WORKBENCH進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展分析，模型參數(shù)與上一案例相同。
當(dāng)采用圖示模型進(jìn)行計(jì)算時(shí)，會(huì)有如下報(bào)錯(cuò)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(kuò)展基于應(yīng)力強(qiáng)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(kuò)展壽命計(jì)算方式，即固定裂紋擴(kuò)展距離，計(jì)算每次擴(kuò)展對應(yīng)循環(huán)次數(shù)；或固定循環(huán)次數(shù)，計(jì)算相應(yīng)循環(huán)次數(shù)對應(yīng)裂紋擴(kuò)展距離。
在Fracture下分別設(shè)置相應(yīng)初始裂紋及裂紋擴(kuò)展參數(shù)。
分析設(shè)置中修改Fracture Controls設(shè)置。
計(jì)算結(jié)果可獲取圖示的裂紋擴(kuò)展距離、裂紋擴(kuò)展壽命曲線及相應(yīng)曲線的數(shù)值。
展開 改進(jìn)型緊湊拉伸試樣疲勞裂紋擴(kuò)展分析-ANSYS Workbench ￥3
研究的主要目標(biāo)是展示裂紋擴(kuò)展路徑的數(shù)值模型，并研究孔洞對改進(jìn)型緊湊拉伸試樣（MCTS）在恒定振幅載荷條件下疲勞裂紋擴(kuò)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(kuò)展技術(shù)來準(zhǔn)確預(yù)測裂紋擴(kuò)展路徑和相關(guān)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(xué)（LEFM）假設(shè)下的混合模式疲勞壽命。這種方法涉及準(zhǔn)確評估應(yīng)力強(qiáng)度因子（SIFs）、裂紋擴(kuò)展路徑，并通過增量裂紋擴(kuò)展分析進(jìn)行疲勞壽命評估。疲勞裂紋擴(kuò)展結(jié)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(kuò)展，要么只能在孔洞丟失后從孔洞處漂浮并進(jìn)一步擴(kuò)展。在混合模式載荷條件下的裂紋擴(kuò)展軌跡方面，本研究的結(jié)果與文獻(xiàn)中發(fā)表的幾項(xiàng)裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似，這些實(shí)驗(yàn)觀察到了類似的結(jié)果。
3. : Setup
拖動(dòng)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 ARCAN 試樣靜態(tài)裂紋擴(kuò)展分析 - ANSYS Workbench ￥3
本教程包括 ARCAN 樣本的逐步靜態(tài)裂紋擴(kuò)展分析。
步驟 1：概述
在復(fù)雜的飛機(jī)結(jié)構(gòu)中，裂紋擴(kuò)展很少以耐久性和損傷容限分析 (DADTA) 中假設(shè)的理想方式擴(kuò)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(kuò)展。這種情況稱為混合型裂紋擴(kuò)展，或更籠統(tǒng)地說，三維 (3D) 裂紋擴(kuò)展。大多數(shù) DADTA 僅假設(shè) I 型載荷；因此，工程判斷用于估計(jì)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(kuò)展，以設(shè)計(jì)更好的裂紋預(yù)測模型。在混合型疲勞裂紋擴(kuò)展領(lǐng)域發(fā)表的研究成果很少，阻礙了更新、更準(zhǔn)確的 DADTA 的開發(fā)。
第 2 步：設(shè)置
在 ANSYS Workbench 主菜單上拖放靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析：
步驟3：工程數(shù)據(jù)（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(qiáng)度和拉伸極限強(qiáng)度組成。
步驟 4：幾何（SpaceClaim 模型）
在 SpaceClaim 上創(chuàng)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(shí)，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(yù)網(wǎng)格裂紋和 SMART 裂紋擴(kuò)展）
利用上一步創(chuàng)建的命名選擇，“預(yù)網(wǎng)格裂紋”定義如下：
具有靜態(tài)裂紋擴(kuò)展選項(xiàng)和 600 MPA.mm ^ (0.5) 應(yīng)力強(qiáng)度因子的“SMART 裂紋擴(kuò)展”已通過預(yù)網(wǎng)格裂紋定義：
步驟 7：網(wǎng)格操作
已實(shí)施“面片符合方法”和“裂紋前沿細(xì)化”的默認(rèn)網(wǎng)格操作。
展開 改進(jìn)的緊湊拉伸試樣的疲勞裂紋擴(kuò)展分析 - ANSYS Workbench ￥3
改進(jìn)的緊湊拉伸試樣的疲勞裂紋擴(kuò)展分析 - ANSYS Workbench
本教程包括改進(jìn)的緊湊拉伸試樣的逐步疲勞裂紋分析。
步驟 1：概述
這項(xiàng)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(kuò)展路徑的數(shù)值模型，以及研究在恒定幅值載荷條件下改進(jìn)的緊湊拉伸試樣中孔洞的存在對疲勞裂紋擴(kuò)展和疲勞壽命的影響。
ANSYS Mechanical（工作臺）利用 ANSYS 中的一項(xiàng)新功能即智能裂紋擴(kuò)展技術(shù)，準(zhǔn)確預(yù)測恒定幅值載荷條件下的裂紋擴(kuò)展路徑和相關(guān)的疲勞壽命。
在線彈性斷裂力學(xué) (LEFM) 假設(shè)下，采用巴黎定律模型評估具有不同 MCTS 配置的改進(jìn)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(kuò)展分析準(zhǔn)確評估應(yīng)力強(qiáng)度因子 (SIF)、裂紋擴(kuò)展路徑和疲勞壽命評估。
疲勞裂紋擴(kuò)展結(jié)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(kuò)展，要么它只能從孔中浮出并在孔消失后進(jìn)一步擴(kuò)展。就混合型載荷條件下裂紋擴(kuò)展的軌跡而言，本研究的結(jié)果與文獻(xiàn)中發(fā)表的幾項(xiàng)裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相一致，這些實(shí)驗(yàn)顯示了類似的觀察結(jié)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(kuò)展路徑的數(shù)值分析和壽命預(yù)測”。
第 2 步：設(shè)置
在 ANSYS Workbench 主菜單上拖放靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析：
步驟3：工程數(shù)據(jù)（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(qiáng)度、拉伸極限強(qiáng)度和巴黎定律參數(shù)（C 和 m）組成。
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技術(shù)鄰周報(bào)Q13：裂紋擴(kuò)展/ABAQUS/復(fù)合材料/LS-DYNA/疲勞分析/Digimat/數(shù)字化/Ansys...
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1、含節(jié)理的巖石內(nèi)乳化炸藥不耦合爆炸引起的巖石裂紋擴(kuò)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(xué)過程。在開礦、地鐵掘進(jìn)、隧道工程、建筑物爆破拆除中有廣泛的應(yīng)用。該類問題很難通過試驗(yàn)進(jìn)行測試，因此需要通過仿真獲得精確的結(jié)果。
2、基于ABAQUS分析結(jié)果的Isight試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬
作者：凌云
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1817481
有限元仿真已廣泛應(yīng)用于土木工程各領(lǐng)域，仿真計(jì)算與模型試驗(yàn)成為推動(dòng)結(jié)構(gòu)工程模擬發(fā)展的基本手段。隨著分析技術(shù)的更新，計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度與精度不斷提高。用試驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)定計(jì)算參數(shù)已經(jīng)成為大型工程批量仿真模擬的常用方法。
3、基于LS-DYNA的復(fù)合材料防撞梁正碰剛性墻仿真
作者：
丫了個(gè)芭比
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1817830
實(shí)驗(yàn)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(zhì)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(shí)由于慣性小，制動(dòng)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(shù)據(jù)顯示出輕量化設(shè)計(jì)具備這樣三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：節(jié)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(fù)合材料和高強(qiáng)度鋼等，主要用來改造和替代車身材料。
展開 基于XFEM的裂紋擴(kuò)展仿真過程詳解和仿真經(jīng)驗(yàn)交流（二）（包括直接循環(huán)載荷步疲勞裂紋擴(kuò)展分析） ￥20
第二部分、基于XFEM_paris模型的裂紋擴(kuò)展仿真分析
相比于靜態(tài)裂紋參數(shù)計(jì)算問題，裂紋擴(kuò)展仿真在學(xué)術(shù)和工程領(lǐng)域更為人們所關(guān)注，常用的方法有網(wǎng)格重劃分技術(shù)、邊界元法、無網(wǎng)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(shí)現(xiàn)了實(shí)體與裂紋相互獨(dú)立，在裂紋擴(kuò)展的過程中不需要更新網(wǎng)格，提高了計(jì)算效率。ABAQUS中集成的XFEM裂紋擴(kuò)展仿真可以根據(jù)使用的模型分為三類：基于損傷力學(xué)內(nèi)聚力模型（cohesive）的牽引分離定律、基于LEFM的虛擬裂紋閉合技術(shù)（VCCT）和基于Paris公式的疲勞裂紋擴(kuò)展理論。第一種方法可以不用預(yù)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(yù)制裂紋，適用于裂紋的擴(kuò)展壽命分析。下面將對這三種操作流程進(jìn)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(jīng)過很多次的仿真分析，在模型和參數(shù)基本相同的情況下，筆者發(fā)現(xiàn)基于cohesive和基于VCCT模型的裂紋擴(kuò)展分析很難得到收斂，仿真難度較大，這有可能是參數(shù)設(shè)置的問題，部分參數(shù)修改之后還是能夠成功的，但也有可能是本人學(xué)藝未精，所以說只能是提及一下給個(gè)建議。但是基于Paris模型的方法仿真效果還不錯(cuò)，因此本文僅對后者做詳細(xì)的說明，至于其余兩種方法只能夠簡單的說明一下其實(shí)現(xiàn)過程中的異同點(diǎn)。再次強(qiáng)調(diào)，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(xué)請別來罵我。
本文還將針對同學(xué)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(fā)生擴(kuò)展、每個(gè)cycle裂紋都會(huì)擴(kuò)展一次等。
展開 基于智能裂紋擴(kuò)展方法在CT樣本中進(jìn)行裂紋擴(kuò)展傳播仿真 ￥5
裂紋擴(kuò)展模擬一直是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的一個(gè)難題。Ansys機(jī)械提供分離變形和自適應(yīng)重網(wǎng)格
模擬脆性材料裂紋擴(kuò)展的SMART技術(shù)。SMART裂紋擴(kuò)展方法自動(dòng)評估裂紋尖端的斷裂參數(shù)（應(yīng)力強(qiáng)度因子或j積分），并根據(jù)用戶定義的臨界值進(jìn)行檢查。該算法還計(jì)算了滿足裂紋擴(kuò)展準(zhǔn)則時(shí)的裂紋擴(kuò)展角。隨著裂紋的擴(kuò)展，裂紋尖端周圍的網(wǎng)格自適應(yīng)細(xì)化。
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Ansys Mechanical SMART 裂紋擴(kuò)展技術(shù)介紹與應(yīng)用【今日16:00直播】
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</figure><p><br></p><p><strong>時(shí)間：10</strong>月21日（星期二），16：00-17：00</p><p><strong>內(nèi)容簡介：</strong></p><p>SMART（Separating, Morphing, Adaptive and Remeshing Technology）是Ansys Mechanical中的一種可實(shí)現(xiàn)裂紋擴(kuò)展與網(wǎng)格重劃分的斷裂力學(xué)分析功能，可幫助用戶實(shí)現(xiàn)靜態(tài)與疲勞工況下的結(jié)構(gòu)損傷容限分析。本次研討會(huì)將簡要回顧相關(guān)的斷裂力學(xué)理論，介紹SMART功能在Mechanical界面的操作流程與各參數(shù)設(shè)置的影響。
展開 基于擴(kuò)展有限元（XFEM）模型的裂紋擴(kuò)展斷裂分析（原創(chuàng)案例賞析，如轉(zhuǎn)載，請注明出處）
分析類型：基于擴(kuò)展有限元（XFEM）模型的裂紋擴(kuò)展現(xiàn)象模擬
分析平臺：ANSYS17
技術(shù)難點(diǎn)：斷裂模型建模
關(guān)鍵詞：斷裂力學(xué) 擴(kuò)展有限元 裂紋擴(kuò)展
完成人：技術(shù)鄰ANSYS專家
業(yè)務(wù)咨詢網(wǎng)址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
技術(shù)背景：金屬的斷裂損傷
工程意義：金屬損傷
研究對象：帶孔板
初始裂紋位置1的裂紋擴(kuò)展
初始裂紋位置2的裂紋擴(kuò)展
展開 多分析步下的裂紋擴(kuò)展
通常建議在插入裂紋后做靜態(tài)裂紋分析，因?yàn)檫@將使用戶能夠確保裂紋模型的結(jié)果與無裂紋模型的結(jié)果一致，并提供分析步的子步SIFs。
無子步的分析步
使用上一節(jié)中的模型，完成了六步裂紋擴(kuò)展。定義了一個(gè)簡單的載荷計(jì)劃，使用所有三個(gè)分析步的最后一個(gè)子步的總和，圖10.44。這個(gè)載荷計(jì)劃的周期數(shù)如圖10.45所示。
圖10.44 使用最后一個(gè)子步之和的簡單周期性加載事件。
圖10.45 使用最后一個(gè)子步之和的簡單循環(huán)載荷事件的周期計(jì)數(shù)。
對于同一模型，在第4步裂紋擴(kuò)展時(shí)，如果用戶不小心關(guān)閉了從ABAQUS輸出所有子步的選項(xiàng)（見圖10.37），周期計(jì)數(shù)將受到影響。圖10.46顯示了裂紋擴(kuò)展步4和分析步2的SIF；注意子步下拉菜單是灰色的，因?yàn)橹挥凶詈笠粋€(gè)子步的SIF。圖10.47顯示了裂紋擴(kuò)展步3的相同圖，其中顯示了所有子步的SIF。
圖10.46 裂紋擴(kuò)展步4和分析步2的SIF圖。
圖10.47裂紋擴(kuò)展步3和分析步2的所有子步的SIF圖。
使用與之前相同的載荷計(jì)劃（見圖10.44），周期計(jì)數(shù)如圖10.48所示。循環(huán)計(jì)數(shù)在裂紋擴(kuò)展步4停止，并表明ΔK低于閾值。
展開 基于ABAQUS的滾子軸承保持架橫梁裂紋擴(kuò)展仿真分析
裂紋在開始擴(kuò)展以后，首先向深度方面延伸，然后裂紋擴(kuò)展方向發(fā)生明顯改變，如圖10所示，裂紋出現(xiàn)偏斜，角度約為45?，向橫梁另一面擴(kuò)展。如圖11所示為裂紋狀態(tài)圖（PHILSM），表示裂紋面上，距離裂縫的等高線（值有正有負(fù)）。如12表示保持架橫梁裂紋的statuxfem開裂狀態(tài)，當(dāng)=1時(shí)（紅色），表示完全開裂；當(dāng)=0時(shí)（深藍(lán)色），標(biāo)識完全不開裂；當(dāng)0~1之間時(shí)，不同開裂程度。
圖9 裂紋位置與擴(kuò)展趨勢分析
圖10 裂紋擴(kuò)展區(qū)域局部放大圖
圖11 裂縫狀態(tài)
圖12 裂紋statuxfem圖示
四
結(jié)論
滾子軸承常用于齒輪箱等旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，其保持架橫梁受滾動(dòng)體沖擊載荷的影響，容易在橫梁末端產(chǎn)生裂紋，并擴(kuò)展導(dǎo)致保持架失效。通過建立簡化保持架橫梁3D模型，仿真分析了保持架橫梁末端裂紋的擴(kuò)展趨勢。結(jié)果顯示，裂紋在深度方向擴(kuò)展一定距離后，其擴(kuò)展方向發(fā)生45?偏轉(zhuǎn)，并繼續(xù)擴(kuò)大。分析結(jié)果為滾子軸承保持架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了有益指導(dǎo)。
文章來源：CAE技術(shù)交流
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裂紋擴(kuò)展專題之Debond分析技術(shù)
關(guān)注微信公眾號：ABAQUS大世界
有詳細(xì)教程及源文件。
汽車點(diǎn)焊疲勞裂紋起始與擴(kuò)展壽命的可靠性分析
簡要介紹pdf
用msc/nastran先進(jìn)行整車FE分析.
然后用Chrysler指定的一個(gè)T接頭進(jìn)行l(wèi)ocal分析, 分crack initiation + growth. 最后給出因點(diǎn)焊疲勞失效全車的振動(dòng)剛度損失.
NK_Project_01_spot.weld.joint_intro.pdf
基于ABAQUS的滾子軸承保持架橫梁裂紋擴(kuò)展仿真分析
結(jié)果與討論
如圖9所示為保持架橫梁末端裂紋的擴(kuò)展趨勢圖，結(jié)果顯示，初試裂紋深度為0.45 mm，垂直于保持架橫梁表面，施加載荷為708 N。裂紋在開始擴(kuò)展以后，首先向深度方面延伸，然后裂紋擴(kuò)展方向發(fā)生明顯改變，如圖10所示，裂紋出現(xiàn)偏斜，角度約為45?，向橫梁另一面擴(kuò)展。如圖11所示為裂紋狀態(tài)圖（PHILSM），表示裂紋面上，距離裂縫的等高線（值有正有負(fù)）。如12表示保持架橫梁裂紋的statuxfem開裂狀態(tài)，當(dāng)=1時(shí)（紅色），表示完全開裂；當(dāng)=0時(shí)（深藍(lán)色），標(biāo)識完全不開裂；當(dāng)0~1之間時(shí)，不同開裂程度。
圖9 裂紋位置與擴(kuò)展趨勢分析
圖10 裂紋擴(kuò)展區(qū)域局部放大圖
圖11 裂縫狀態(tài)
圖12 裂紋statuxfem圖示
5. 結(jié)論
滾子軸承常用于齒輪箱等旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，其保持架橫梁受滾動(dòng)體沖擊載荷的影響，容易在橫梁末端產(chǎn)生裂紋，并擴(kuò)展導(dǎo)致保持架失效。通過建立簡化保持架橫梁3D模型，仿真分析了保持架橫梁末端裂紋的擴(kuò)展趨勢。結(jié)果顯示，裂紋在深度方向擴(kuò)展一定距離后，其擴(kuò)展方向發(fā)生45?偏轉(zhuǎn)，并繼續(xù)擴(kuò)大。分析結(jié)果為滾子軸承保持架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了有益指導(dǎo)。
參考文獻(xiàn)
[1] Cliff. 滾針軸承滾針—保持架沖擊碰撞特征仿真分析. 技術(shù)鄰. 2021.
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1817166
[1] 李錄賢, 王鐵軍. 擴(kuò)展有限元法(XFEM)及其應(yīng)用[J]. 力學(xué)進(jìn)展, 2005, 35(1): 5-20. doi: 10.6052/1000-0992-2005-1-J2004-054
展開 算例丨基于ABAQUS的滾子軸承保持架橫梁裂紋擴(kuò)展仿真分析
裂紋在開始擴(kuò)展以后，首先向深度方面延伸，然后裂紋擴(kuò)展方向發(fā)生明顯改變，如圖10所示，裂紋出現(xiàn)偏斜，角度約為45?，向橫梁另一面擴(kuò)展。如圖11所示為裂紋狀態(tài)圖（PHILSM），表示裂紋面上，距離裂縫的等高線（值有正有負(fù)）。如12表示保持架橫梁裂紋的statuxfem開裂狀態(tài)，當(dāng)=1時(shí)（紅色），表示完全開裂；當(dāng)=0時(shí)（深藍(lán)色），標(biāo)識完全不開裂；當(dāng)0~1之間時(shí)，不同開裂程度。
圖9 裂紋位置與擴(kuò)展趨勢分析
圖10 裂紋擴(kuò)展區(qū)域局部放大圖
圖11 裂縫狀態(tài)
圖12 裂紋statuxfem圖示
四、結(jié)論
滾子軸承常用于齒輪箱等旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，其保持架橫梁受滾動(dòng)體沖擊載荷的影響，容易在橫梁末端產(chǎn)生裂紋，并擴(kuò)展導(dǎo)致保持架失效。通過建立簡化保持架橫梁3D模型，仿真分析了保持架橫梁末端裂紋的擴(kuò)展趨勢。結(jié)果顯示，裂紋在深度方向擴(kuò)展一定距離后，其擴(kuò)展方向發(fā)生45?偏轉(zhuǎn)，并繼續(xù)擴(kuò)大。分析結(jié)果為滾子軸承保持架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了有益指導(dǎo)。
文章來源：CAE仿真學(xué)社
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