緊湊拉伸
關注創建者：匿名 創建時間：2021-10-08
緊湊拉伸的視頻教程
ABAQUS材料斷裂與失效系列 之 VCCT虛擬裂縫閉合技術詳解與應用
【案例：緊湊拉伸實驗】 ? 最后一個案例則是講述美國材料與實驗協會 ASTM E-399中規定的緊湊拉伸實驗的建模和仿真過程；案例中采用兩種方法進行了對比模擬，一是VCCT結合XFEM擴展有限元方法；另一個是Coheisve結合XFEM的方法，同樣對比兩種方法的結果差異，并提醒學員材料參數調節的重要性；
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結構有限元理論基礎及軟件iSolver操作
337351 第一部分（20~29）：理論介紹 20：有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列文章 第二部分（10~19）：案例介紹 11：分析案例篇 第三部分（0~9）：單獨功能介紹 1：單元 2：材料 3：載荷和邊界 4：基礎分析 5：幾何非線性 6：顯式動力學 10：集成篇-介紹iSolver集成到其它軟件 案例及獎勵 【iSolver案例分享】標準緊湊拉伸
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緊湊拉伸的實例教程
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 Solver案例分享：標準緊湊拉伸(CT)試樣的彈塑性分析
引言：結構有限元軟件iSolver已發展到一定階段，現采用結構有限元軟件iSolver進行結構分析，iSolver可使用Abaqus作為前后處理工具，本文以標準緊湊拉伸(CT)試樣的彈塑性分析為例，將iSolver求解器和Abaqus計算結果進行對比，比對兩種有限元軟件的計算結果。
斷裂試驗試樣是指帶有預制裂紋的用以測定材料斷裂韌性的試樣。試樣形式、幾何尺寸、各部分比例、裂紋預制方法與尺寸等在相應的測試標準中都有規定。
常用的斷裂試樣有：(1)三點彎曲（TPB)試樣；（2)緊湊拉伸(CT)試樣；（3)中心裂紋板(CCP)試樣；（4)單邊裂紋板(SECP)試樣；（5）雙邊裂紋板(DECP)試祥；(6)拱形試樣。
圖1 CT試樣
緊湊拉伸試件（CT）是與一種根據ASTM和ISO標準制造的缺口試樣。CT試樣廣泛用于斷裂力學和腐蝕測試領域，以獲取材料的斷裂韌性和疲勞裂紋擴展數據。
圖2 CT試樣示意圖
通過使用疲勞試驗機，在樣品孔中的銷釘施加周期性載荷來產生疲勞裂紋。疲勞裂紋將從缺口處開始，逐漸延伸到整個樣品。通常通過測量隨裂紋擴展而變化的試樣的順應性來監測裂紋的長度，也可以通過使用光學顯微鏡直接測量以測量裂紋尖端的位置來監測裂紋的長度，或者根據裂紋口張開或引伸計讀數間接監測裂紋的長度。對于軋制材料，缺口應與材料最薄弱的軋制方向對齊。這將確保所獲得的所有結果都是保守的。
問題描述：
下面以一個CT試樣為例，對其進行彈塑性分析，計算其應力分布及位移分布。
展開 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 測量I型臨界斷裂強度因子KIC的試驗方法有三點彎曲試驗和緊湊拉伸試驗兩種。圖5是三點彎曲試驗，圖6是緊湊拉伸試驗。
圖5 三點彎曲試驗
在三點彎曲試驗中，斷裂參量：
其中P是斷裂載荷，y1是試樣的幾何形狀因子，對于簡單幾何形狀與載荷形式的試驗件，有關斷裂力學書上附有表格，可供查詢。其他參數請見圖5。
圖6 緊湊拉伸試驗
在緊湊拉伸試驗中，有：
其中：y2是試樣幾何形狀因子，對于簡單幾何形狀與載荷的試驗件，書上附有表格可查。P是斷裂載荷。t是試樣厚度。
七. 裂紋擴展與損傷安全設計
根據線彈性斷裂力學理論，只要存在裂紋，裂尖應力值都是無窮大，任何有限外力作用下，材料都會破壞。這當然與人們的直觀有矛盾，也是線彈性斷裂力學受人詬病的最大問題。對于絕大多數材料，情況并非如此。當裂紋長度達到一定長度（臨界裂紋長度）時裂紋才失穩擴展，從而導致材料（或構件）最終破壞。
本文第一節提到，“彗星號”客機，經過多次起降，座艙內壓反復作用促使窗口尖角啟發裂紋，然后繼續擴展，當它到達臨界長度時，飛機突然失事。所以，從裂紋出現到裂紋失穩破壞，有一個時間過程。這里，我們來簡單談談疲勞與斷裂的關系。
疲勞與斷裂是一條藤上的兩個“大瓜”。材料或構件因疲勞而萌生裂紋，在后續疲勞載荷作用下，裂紋呈緩慢狀擴展，直到它達到其臨界長度，突然失穩擴展，便會導致材料破壞。裂紋長度a隨疲勞周次的增長率和疲勞載荷之間關系如下：
其中，E是楊氏模量，σysc是材料屈服應力，ΔK是疲勞載荷范圍（即最大應力強度因子與最小應力強度因子之間的幅值）。ΔK與裂紋長度a有關， a越大ΔK越大。可見，當裂紋很小時，ΔK也較小，裂紋擴展緩慢。當a達到臨界值時，材料才會破壞（如圖7所示）。
展開 email: SnowWave02@qq.com
2.操作視頻
有限元軟件iSolver介紹
https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12884
用戶子程序UMat詳解與開發工具
https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c13034
用戶子程序UEL Step By Step操作
https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14948
3.案例及獎勵
iSolver在技術鄰上發布的案例已超過70個以上，下面是前10個案例，更多案例請搜索技術鄰“iSolver案例”
【iSolver案例分享】標準緊湊拉伸(CT)試樣的彈塑性分析
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如你使用了iSolver軟件并愿意將你的模型計算和商軟對比結果寫成案例發在技術鄰上，可領取下方的懸賞（如已被其他人領取，我們可另開一個懸賞）：
https://www.yqgqt.org.cn/requirement/info/7042
4.下載地址
iSolver分兩個版本
（1）完整版本：包括全自主前后處理和求解器。
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