蠕變裂紋損傷的案例
不同流道布置的平板式固體氧化物燃料電池蠕變損傷研究
由圖中可以看出在交叉流條件下，經過 50 000 h 蠕變后所有構件損傷均未達到臨界損傷值，上連接體未出現裂紋。
綜上對同流、逆流、交叉流條件下運行 50 000 h后平板式 SOFC 蠕變損傷分析，發現同流條件下，平板式 SOFC 在運行 19 800 h 蠕變后達到臨界損傷值；逆流條件下，平板式 SOFC 在 24 000 h 蠕變后達到臨界損傷值，出現裂紋，并且在 48 700 h 后出現新的裂紋；交叉流條件下經過 50 000 h 后未達到臨界損傷值。綜上分析相同工作條件下交叉流相比于同流、逆流損傷更小，使用壽命更久，屬于最佳流道方式。
為進一步分析在交叉流條件下平板式 SOFC 裂紋萌生時間，及使用壽命。圖 12 分析了平板式 SOFC在交叉流條件下蠕變 100 000 h 各構件損傷隨時間變化曲線，可以看出損傷也經歷了減速、恒速、加速三個階段，并經過 78 500 h 蠕變，上連接體最先達到臨界損傷值 0.99，裂紋萌生。
3 結論
全面考慮了質量、動量、熱量、電化學反應等多場耦合的共同作用，對平板式 SOFC 多通道多場耦合下的不均勻溫度場進行數值計算。詳細研究了同流、逆流以及交叉流三種氣體流向布置在不均勻溫度下的電池內部蠕變損傷及裂紋萌生位置。主要結論如下。
(1) 對平板式SOFC 不同流道布置下的三維多物理場耦合數值模型進行了計算，得到了不均勻溫度場分布，發現不同流道布置下溫度分布存在著顯著差異；逆流條件下溫度最低，交叉流條件下溫度最高，三種流動方式下溫度最小值均出現在氣體入口，最大值出現在氣體流道出口，模擬所得極化曲線與試驗數據吻合良好，證明了模型的有效性。
展開 abaqus蠕變基本設置及雙曲正弦函數損傷蠕變本構CREEP子程序 ￥59.9
該部分為abaqus蠕變計算基本流程
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付費部分為使用CREEP子程序建立雙曲正弦函數蠕變損傷子程序，含到達預設損傷值（假設為1.0）后終止計算，和USDFLD子程序控制材料參數（該子程序可用于損傷后的材料退化，如蠕變第三階段或者蠕變疲勞分析，若不需要場變量控制可對該部分代碼進行刪除），相關理論請參考附件sci文獻。可提供關于CREEP子程序的幫助文件學習的相關指導
【CAE案例】化石燃料發電廠歧管的疲勞蠕變損傷分析
圖4 冷沖擊結束后的溫度場（℃）
圖5 冷沖擊結束后的應力分布
使用IMPR_TABLE功能以表格的形式輸出關鍵部位上的累積塑性形變結果，將兩種設計的歧管的累積塑性形變進行對比，降溫瞬態下的塑性變形結果如圖6所示，與原本設計相比，壁厚更薄的歧管疲勞損傷更小，厚度減少20%的設計，其使用壽命增加約43%，疲勞損傷計算結果見表1。在以后的計算中將考慮包括蠕變造成的損害。為此，將之前計算的結果用于所研究的兩種設計，以確定蠕變損傷情況。最終使用疲勞-蠕變相互作用的非線性模型可以在一定的可信度下評估歧管受到該典型負載時的壽命。
圖6 減溫循環期間在塑性最大應力的高斯積分點處累積塑性變形（%）
表1 疲勞損傷計算(Manson-Coffin曲線)
04 總結
在通用結構仿真軟件中使用VISC_CIN2_CHAB定義的新粘彈塑性行為模型可對部件機械疲勞與蠕變行為進行模擬，從而對其壽命進行預測，為將來重要部件的設計與日常維護提供了新方法。本次模擬結果表明可以通過降低歧管壁厚的方法降低因冷沖擊帶來的機械疲勞現象。
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展開 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模擬了爆炸應力波在裂隙巖體中的傳播特性。結果表明:爆破過程中應力波分布不均勻，主要向自由表面傳播閉合型宏觀裂隙阻礙爆炸應力波的傳播，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力波傳播過程
本案例適用于研究爆炸、沖擊、侵徹動力學的朋友，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！
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Afgrow損傷容限疲勞裂紋擴展分析軟件
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合金彈體侵徹鋼筋混凝土（損傷+裂紋）
侵徹過程中應力波在鋼筋混凝土靶中的傳播對混凝土損傷區域的識別，以及彈體侵徹阻力的計算有重要作用。
02仿真工具
本文采用Hypermesh14.0前后處理器肯LS_DYNA971R7求解器進行前后處理和求解計算。
03模型簡介
本例中，混凝土靶體尺寸寬×高×厚＝2.01m×1.98m×1.20m，強度約為35Mpa。彈體：試驗用炮為100mm滑膛炮，彈丸口徑100mm，頭部彈長40.4cm，彈性模量Ｅ＝２１５Ｇｐａ，泊松比λ＝０.２８４. 混凝土泊松比λ＝０.２。
04仿真結果
下面結果中，上下兩幅圖片分別為試驗圖片和仿真結果，經過參數的調試和確認，使仿真結果逐步和真實的試驗狀態逼近。
05仿真動畫
彈體穿透混凝土靶板后所形成的裂紋形態。
展開 【EDF開源CAE案例】Code_Aster對汽輪機套環的疲勞損傷與裂紋擴展模擬
由于汽輪機運行工況的周期性特點，汽輪機套環易發生疲勞損傷現象，從而導致套環產生細微裂紋，或是導致已有的裂紋擴展。
法國電力公司為了評估套環的安全性和生命周期，使用Code_Aster的疲勞計算模塊進行了靜力加載的裂紋擴展分析和循環加載的疲勞裂紋擴展分析。
02
理論基礎—斷裂和疲勞擴展的原理
斷裂的基本類型有三種：
張開性裂紋（Ⅰ型）
滑開型裂紋（Ⅱ型）
撕開型裂紋（Ⅲ型）
材料和結構的斷裂與否常由應力強度因子（Facteurs d‘intensité de contraintes）與材料的標準臨界值K c對比來判斷，而Ⅰ型裂紋在實際工程應用是最容易斷裂的裂紋類型。
斷裂的三種類型
應力強度因子計算公式：
能量釋放率公式：
對于線彈性材料：
如果K < KIC，材料不發生斷裂；
如果K > KIC，材料發生斷裂，裂紋擴展。
疲勞問題的載荷通常以周期性的形式存在，此時的應力強度因子也隨加載規律而呈現周期性變化，材料的裂紋擴展則需要用另一種方法來計算：
疲勞裂紋擴展速率
即用裂紋長度的增量和交變應力的循環次數增量的比值來定量計算，表示交變應力每循環一次裂紋長度的平均增量。
根據Paris提出的公式
來推得每次循環的應力強度因子的峰值
和材料的疲勞斷裂臨界值
對比
判斷材料的裂紋是否會發生擴展（僅適用于短裂紋）。
展開 基于Matlab的流固耦合，水力壓裂-損傷，裂紋擴展程序，全代碼 ￥299
Fluid-driven transition from damage to fracture in anisotropic porous media: a multi-scale XFEM approach 論文內容100%重現
基于LS-DYNA流固耦合法下的雙孔爆破裂紋損傷擴展模擬（附k文件） ￥18.8
與單孔爆破相比，雙孔爆破中爆破沖擊波的傳播規律和巖體的損傷裂紋擴展過程更為復雜。有限元分析(FEM)在目前的數值分析方法中占據主導地位。本案例基于動態分析軟件LS-DYNA和langange - ale流固耦合算法。采用數值模擬方法研究了爆破沖擊波在巖石介質中的傳播規律以及爆破對爆破孔周圍巖體振動的影響。模擬結果如下：
圖1 雙孔爆破有限元模型
圖2 炮孔周圍網格局部放大
圖3 雙孔爆破巖石裂紋擴展
圖4 雙孔爆破巖石損傷動態展示
本案例適用于研究爆炸、沖擊、侵徹動力學的朋友，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！
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