ansys分析平板裂紋的案例
基于ANSYS APDL的有裂紋平板問題的斷裂力學(xué)仿真（PLANE183）
但是對于有裂紋的，高強度的構(gòu)件，使用應(yīng)力來度量其強度就是錯誤的，此時需要使用新的準則來考察其強度問題。
《斷裂力學(xué)》提供了對于這種問題的強度計算方法，并給出了諸如能量釋放率，應(yīng)力強度因子，J積分等概念來度量含有裂紋構(gòu)件的強度，以考察一個帶有裂紋的構(gòu)件，在某種外力作用下，它的裂紋是否會進一步擴展；或者如果想要它的裂紋不進一步擴展的話，其裂紋的長度應(yīng)該是多少，等等。
本篇給出一個最經(jīng)典的例子，就是一塊平板上有一個裂紋，在平板上施加拉力，考慮在該力作用下平板強度的問題。
【問題描述】
一長平板在中間有一水平裂紋，現(xiàn)在板的上下邊沿施加均布拉力如下圖，要求該裂紋的應(yīng)力強度因子。
其中材料參數(shù)，圖中個尺寸的大小以及分布力系的大小如下表。
【問題分析】
1. 該例子來源于ANSYS 15.0 APDL幫助中的一個例子VM256CINT Command>，幫助中對該例子依次使用PLANE183，SOLID185，SOLID186進行建模，并考察應(yīng)力強度因子。本文只使用了其中的PLANE183建模部分，并對其中命令的順序進行了部分整理，并刪除了部分筆者以為不必要的程序。
2. 對于2-D裂紋，使用ANSYS所推薦的PLANE183單元。
3. 因為是一個對稱問題，只取四分之一建模，并把裂紋尖端點作為坐標原點。
4. 幾何建模時對于裂紋用直線表示，而由于裂紋尖端存在著很高的應(yīng)力梯度，需要對此處仔細劃分網(wǎng)格。這里用KSCON指明裂紋尖端，并說明如何在其周圍劃分網(wǎng)格。
5. 設(shè)置對稱邊界條件，并用CINT定義計算裂紋的相關(guān)參數(shù)。
6. 后處理中提取出應(yīng)力強度因子。
7. 本文使用命令流的方式進行求解。
【求解過程】
1.
展開 平板聲學(xué)分析Ansys
第二種分析后處理方式，
!使用諧波分析法對530－540Hz頻率之間進行頻率掃描計算第一階彎曲模態(tài)，從而檢測到結(jié)構(gòu)模型的固有頻率
/solu
antype,harmic
hropt,full
f,131,fY,1000.
alls
nsubst,10
kbc,1
HARF,530,540 !加載頻率530－540
SOLVE
!檢測到結(jié)構(gòu)模型的固有頻率
/post26
plcplx,0
nsol,2,1,u,x,d1ux
store
conjug,3,2
prod,4,2,3
sqrt,5,4
*get,uxmx,vari,5,extrem,tmax
/COM -------------------------------------------------------------
/COM Expected Result:
/COM
/COM The following "uxmx" should equal
/COM -------------------------------------------------------------
*status,uxmx
finish
平板的聲學(xué)分析Ansys.doc
展開 基于ANSYS經(jīng)典界面的受拉平板的蠕變分析
本文給出一個例子，該例子十分簡單，是對一個900度下的受拉平板做蠕變分析。
該例子來自于《ANSYS機械工程應(yīng)用精華50例》的第22個例子。【（第三版），高耀東，劉學(xué)杰主編，電子工業(yè)出版社，2011.】，本文主要對其加強了顯示部分和講解部分，以便用戶能更清晰地理解其分析過程。
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[問題描述]
一矩形平板，左端固定，右端作用有恒定壓力P=100MPa，平板長100mm，高30mm，材料的彈性模量是2e5MPa,泊松比是0.3，
蠕變方程是：，要分析在900度下，10萬秒后平板的位移情況。
【問題分析】
此問題屬于材料非線性的結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析。
模型十分簡單，是薄板，平面應(yīng)力問題，創(chuàng)建長方體后劃分網(wǎng)格即可以得到有限元模型.
材料模型：要定義蠕變參數(shù)。
用兩種方式進行比較，一種是有蠕變發(fā)生的，一種是沒有蠕變發(fā)生的。
【問題求解】
1. 前處理
（1.1）創(chuàng)建單元類型
/prep7
et,1,plane42
上述命令進入到前處理器，并創(chuàng)建了單元類型plane42,默認是平面應(yīng)力問題。
（1.2）定義材料模型
mp,ex,1,2e5
mp,prxy,1,0.3
tb,creep,1
tbdata,1,5e-23,7
上述命令首先定義了材料的彈性模量與泊松比，然后定義了蠕變模型，并給定了兩個系數(shù)。
（1.3）創(chuàng)建幾何模型
rect,1,100,0,30
上述命令繪制一個矩形。
展開 帶孔等厚平板ansys 分析源代碼和例子
機械分析源代碼
ANSYS與ABAQUS比較之實例8---帶孔平板的熱應(yīng)力分析1
本博文是關(guān)于ANSYS與ABAQUS比較之系列博文，本例子使用ABAQUS做熱應(yīng)力分析，后面會使用ANSYS對同一個問題做熱應(yīng)力分析。
【問題描述】
一個帶孔平板結(jié)構(gòu)如下圖
該平板上邊沿固定，左右兩邊是滾動支座支撐。該板的初始溫度是25度，現(xiàn)在要求當(dāng)溫度升高到150度時，板中的應(yīng)力分布。
已知：材料的彈性模量是2e9pa, 泊松比是0.3,熱膨脹系數(shù)是1.35e-5/度。
【問題分析】
1.
分析類型。這是一個平面應(yīng)力問題，應(yīng)力的產(chǎn)生是因為溫度的變化導(dǎo)致產(chǎn)生了熱應(yīng)變，而該熱應(yīng)變又被約束限制導(dǎo)致熱應(yīng)力的產(chǎn)生。
2.
非線性考慮。只有一個物體，不存在接觸非線性；沒有材料非線性；沒有幾何非線性。總之，這就是一個最簡單的線彈性分析。
3. 幾何建模。由于該結(jié)構(gòu)左右對稱，只取一半研究。
4.
邊界條件。除了常規(guī)的位移邊界條件以外，對該板施加預(yù)定義溫度場25度，而在第一個分析步修改該溫度場的溫度為150度。
【求解過程】
1. 創(chuàng)建部件
只取一半建模，它是一個二維的可變形部件。
2. 定義材料屬性
只需要定義彈性模量，泊松比及線膨脹系數(shù)。
3. 定義截面屬性
創(chuàng)建均質(zhì)的實體截面，并將上述材料屬性賦予給它，然后將該截面屬性賦予給前面的部件。
4. 裝配部件
唯一的部件，導(dǎo)入到裝配即可。
5.設(shè)置分析步
兩個分析步。
新創(chuàng)建的分析步是最一般的靜力學(xué)通用分析步。
6.定義載荷和邊界條件
首先定義位移邊界條件，在初始分析步中，固定上邊，左右兩邊施加X方向的位移限制。
使用預(yù)定義場確定溫度。
對整塊板施加25度的初始溫度。
展開 ANSYS與ABAQUS比較之實例4---圓壓頭與平板的接觸分析1
本文是ANSYS與ABAQUS比較之系列篇，本文是第四篇，關(guān)注的是在接觸分析方面二者的異同。
由于分析比較復(fù)雜，該比較分為兩篇來說明。本篇1是使用ABAQUS進行求解的過程，下篇2則是用ANSYS求解的過程，比較的結(jié)果將在下篇2中給出。
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【問題描述】
一半徑為10mm的圓形薄片，壓在一90mm*30mm的矩形板頂邊中間。在圓片上施加一個6KN的集中力，使得圓片壓在矩形板上，現(xiàn)在要求分析模型的受力狀態(tài)。
已知：矩形板材料為鋼材，彈性模量為210GPA,泊松比為0.3；圓形薄片相當(dāng)剛硬，可以看做是剛體；在圓片和矩形板之間沒有摩擦。
（該問題來自于張建華，丁磊的《ABAQUS基礎(chǔ)入門與案例精選》，電子工業(yè)出版社，2012.6）
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【ABAQUS6.14的求解要點】
本問題是一個靜力學(xué)問題，而且屬于一個平面應(yīng)力問題，對于板使用平面應(yīng)力單元，對于圓形薄片則使用解析剛體。
該問題還是一個接觸分析問題，它是非線性問題的一種。對于接觸設(shè)置為無摩擦的接觸。
由于結(jié)構(gòu)關(guān)于Y軸對稱，為了提高計算效率，可以進一步只取右半邊來分析。
為了保證接觸收斂，在加載時，使用兩個分析步，第一個分析步加載10N，第二個分析步加載到6KN。
【ABAQUS6.14的求解過程】
1 創(chuàng)建部件
本步驟要創(chuàng)建圓形薄片和矩形板，由于對稱，都只創(chuàng)建一一半。
對于圓形薄片，使用解析剛體，以表達其不可變形的效果。
展開 ANSYS與ABAQUS比較之實例4---圓壓頭與平板的接觸分析2
本文是ANSYS與ABAQUS比較之系列篇，本文是第四篇，關(guān)注的是在接觸分析方面二者的異同。
由于分析比較復(fù)雜，該比較分為兩篇來說明。上篇1是使用ABAQUS進行求解的過程，本篇2則是用ANSYS求解的過程，比較的結(jié)果將在本篇2中給出。
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1.問題描述
一半徑為10mm的圓形薄片，壓在一90mm*30mm的矩形板頂邊中間。在圓片上施加一個6KN的集中力，使得圓片壓在矩形板上，現(xiàn)在要求分析模型的受力狀態(tài)。
已知：矩形板材料為鋼材，彈性模量為210GPA,泊松比為0.3；圓形薄片相當(dāng)剛硬，可以看做是剛體；在圓片和矩形板之間沒有摩擦。
（該問題來自于張建華，丁磊的《ABAQUS基礎(chǔ)入門與案例精選》，電子工業(yè)出版社，2012.6）
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2.分析思路
（1）本問題是一個靜力學(xué)問題，而且屬于一個平面應(yīng)力問題，對于板使用平面應(yīng)力單元，對于圓形薄片則使用剛體。
（2）該問題還是一個接觸分析問題，它是非線性問題的一種。對于接觸設(shè)置為無摩擦的接觸。
（3）由于結(jié)構(gòu)關(guān)于Y軸對稱，為了提高計算效率，可以進一步只取右半邊來分析。
3.步驟
（1）打開ANSYS WORKBENCH，創(chuàng)建靜力學(xué)分析模塊，并設(shè)置為2D分析類型。
（2）創(chuàng)建材料屬性，設(shè)置彈性模量為2.1e11Pa，泊松比為0.3.
展開 ANSYS實例 | 剛平板壓縮橡膠的非線性分析——接觸、材料和幾何非線性
二、GUI步驟
1．進入ANSYS
程序→ ANSYS (版本號)→ ANSYS Product Launcher→ 改變working directory到指定文件夾→ 在job name輸入：Rubber。
ANSYS Workbench 裂紋分析案例
背景知識
傳統(tǒng)的強度設(shè)計思想把材料視為無缺陷的均勻連續(xù)體，而實際工程構(gòu)件中存在多種缺陷，斷裂力學(xué)是從20世紀50年代末期發(fā)展起來的一門彌補了傳統(tǒng)強度設(shè)計思想嚴重不足的新的學(xué)科，是專門研究含缺陷或裂紋的物體在外界條件作用下構(gòu)件的強度、裂紋擴展趨勢以及疲勞壽命的科學(xué)。斷裂力學(xué)是從構(gòu)件內(nèi)部具有初始缺陷這一實際情況出發(fā)，研究在外部荷載下的裂紋擴展規(guī)律，從而提出帶裂紋構(gòu)件的安全設(shè)計準則。
圖1裂紋的分類
使用彈性力學(xué)方法可以求得，在裂紋尖端處的應(yīng)力的解析解為無窮大，此時應(yīng)力值已經(jīng)失去意義，一般采用應(yīng)力強度因子作為判斷結(jié)構(gòu)是否安全的指標。目前的斷裂力學(xué)研究主要集中在I型裂紋的開裂，數(shù)值計算工具也多集中在I型裂紋的計算上，因此以I型裂紋為例。
圖2裂紋尖端坐標系
含有裂紋的無限大平板的I型裂紋尖端附近的應(yīng)力為：
其中，K1叫I型裂紋的應(yīng)力強度因子。
ANSYS Workbench裂紋分析案例
1、建立一個靜力分析步，材料使用默認，需要說明的是，現(xiàn)有計算技術(shù)下，斷裂力學(xué)計算一般都采用線彈性材料，考慮到斷裂中塑性區(qū)一般都不大，線彈性的假設(shè)還是可以接受的;
2、建立幾何模型，本案例使用DesignModeler建立幾何模型;
3、劃分網(wǎng)格，必須采用四面體網(wǎng)格。本文劃分單元特征尺寸1mm。
4、劃分網(wǎng)格完成以后，首先進行一次靜力計算，確保所有設(shè)置正確，對ANSYS Workbench 比較熟悉的同學(xué)可以省略這一步，靜力計算時，試件的兩個端面一個約束位移，另一個施加力1000N，方向沿試件軸向，使試件受拉。分析設(shè)置如圖所示，可以看出，網(wǎng)格、約束、荷載等設(shè)置正常。
展開 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 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(shù)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(shù)來準確預(yù)測裂紋擴展路徑和相關(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。這種方法涉及準確評估應(yīng)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(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(jié)果與文獻中發(fā)表的幾項裂紋擴展實驗結(jié)果相似，這些實驗觀察到了類似的結(jié)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 
ARCAN 試樣靜態(tài)裂紋擴展分析 - ANSYS Workbench ￥3
本教程包括 ARCAN 樣本的逐步靜態(tài)裂紋擴展分析。
步驟 1：概述
在復(fù)雜的飛機結(jié)構(gòu)中，裂紋擴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(tǒng)地說，三維 (3D) 裂紋擴展。大多數(shù) DADTA 僅假設(shè) 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(shè)計更好的裂紋預(yù)測模型。在混合型疲勞裂紋擴展領(lǐng)域發(fā)表的研究成果很少，阻礙了更新、更準確的 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、拉伸屈服強度和拉伸極限強度組成。
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，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)裂紋擴展選項和 600 MPA.mm ^ (0.5) 應(yīng)力強度因子的“SMART 裂紋擴展”已通過預(yù)網(wǎng)格裂紋定義：
步驟 7：網(wǎng)格操作
已實施“面片符合方法”和“裂紋前沿細化”的默認網(wǎng)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(shù)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(shù)，準確預(yù)測恒定幅值載荷條件下的裂紋擴展路徑和相關(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(yīng)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(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(jié)果與文獻中發(fā)表的幾項裂紋擴展實驗的結(jié)果相一致，這些實驗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、拉伸屈服強度、拉伸極限強度和巴黎定律參數(shù)（C 和 m）組成。
展開 ANSYS 斷裂力學(xué)新功能之SMART自適應(yīng)裂紋萌生分析
裂紋擴展是指材料在外界因素作用下裂紋萌生、生長的動態(tài)過程。對于不考慮奇異性的裂紋擴展分析，需要定義準則來確定裂紋萌生的初始位置。新版本中使用SMART（分離、變形、自適應(yīng)和重劃分網(wǎng)格技術(shù)）分析裂紋擴展時增加了最大主應(yīng)力準則去評估裂紋萌生的時間和位置。當(dāng)滿足該準則時，裂紋自動以橢圓的形狀（目前只支持橢圓裂紋）和適當(dāng)?shù)某叽绮迦氲蕉x的裂紋區(qū)域，然后程序進行下一步的裂紋擴展計算。
以一個簡單的demo來描述SMART自適應(yīng)裂紋萌生分析的計算步驟:
1、創(chuàng)建分析模型
如圖示緊湊拉伸試樣，一端固定，上下圓孔給定100N拉力，預(yù)測產(chǎn)生I形裂紋，最大主應(yīng)力位置在開口前沿。
圖1 計算模型
2、建立裂紋產(chǎn)生區(qū)域節(jié)點組件
圖示模型中選擇最大主應(yīng)力前沿一排節(jié)點作為裂紋產(chǎn)生區(qū)域的節(jié)點組件，并命名為CrkInitZone。
圖2 裂紋產(chǎn)生區(qū)域節(jié)點組件
3、對模型進行初步分析，最大主應(yīng)力為61.5MPA，設(shè)定產(chǎn)生裂紋的臨界主應(yīng)力為60MPA
圖3 沒有裂紋時分析，最大主應(yīng)力云圖
4、在分析中插入如下命令流，定義裂紋產(chǎn)生準則和裂紋擴展計算選項
!! 定義最大主應(yīng)力作為裂紋萌生準則，注意單位制
TB,CR KI,1（此處去掉“R”和“K”間的空格）
TBDATA,1,60
!! TB,CR KI,MAT_ID,NTEMP,NPTS（此處去掉“R”和“K”間的空格）
!! TBDATA,1,Par1
!!其中Par1是臨界最大主應(yīng)力值;CR KI,自適應(yīng)裂紋萌生準則;MAT_ID材料編號（此處去掉“R”和“K”間的空格）
!!
展開 技術(shù)鄰周報Q13：裂紋擴展/ABAQUS/復(fù)合材料/LS-DYNA/疲勞分析/Digimat/數(shù)字化/Ansys...
6、仿真分析在數(shù)字化的浪潮中的幾點思考
作者：mishaw
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1818246
我在前面文章仿真軟件的本質(zhì)是提供服務(wù)一文中提到，目前仿真分析還屬于刀耕火種的階段，仿真效率低下，仿真門檻太高；其次是仿真軟件的的本質(zhì)是提供服務(wù)，無論前處理、求解、后處理，均可以看做一種輸入輸出之間的服務(wù)本質(zhì)關(guān)系。前者說明仿真分析的工作需要依賴數(shù)字化，提高仿真效率，降低仿真門檻，固化仿真經(jīng)驗，后者說明仿真分析的工作實現(xiàn)數(shù)字化本身就是可行的。
7、Ansys算例：矩形容器內(nèi)液體三維晃動模擬
作者：
Hs小畢
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1815308
液體晃動是指具有自由表面的液體被限制在一個有限的容器內(nèi)，液面做自由或強迫振蕩，涉及船舶、水利、土建、航空、大型化工設(shè)備等諸多領(lǐng)域，已引起廣泛重視。
8、利用LS/DYNA中的SPH法進行旋轉(zhuǎn)刀具切削模擬
作者：
范文安
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1818479
傳統(tǒng)有限元方法在切削仿真中應(yīng)用已較為廣泛，其在理論基礎(chǔ)、邊界處理、計算效率等方面發(fā)展均已較為成熟。但由于有限元方法是基于單元網(wǎng)格劃分，在處理大變形問題時，網(wǎng)格極易發(fā)生畸變，導(dǎo)致計算崩潰。雖然有研究人員使用網(wǎng)格二次劃分等方法應(yīng)對該問題，但這些方法也往往導(dǎo)致計算時間大量延長等問題。針對這些情況，本文在前人研究基礎(chǔ)上，采用一種SPH無網(wǎng)格法進行切削仿真。
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