ansys平板裂紋分析
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys平板裂紋分析的視頻教程
![ANSYS/ABAQUS使用(帶孔平板拉伸實例)[初識有限元CAE分析]](https://img.jishulink.com/cimage/0c683776c596fd2f7dde46fd773a666b_cdn.jpg?image_process=resize,fw_640,fh_404,)
ANSYS/ABAQUS使用(帶孔平板拉伸實例)[初識有限元CAE分析]
課程通過ANSYS APDL/ANSYS Workbench/ABAQUS三種有限元分析工具，仿真一個帶孔平板拉伸的靜力學分析過程。 帶孔平板拉伸實例是一個非常經典的案例，網上資料豐富，由于小孔造成幾何突變，會帶來應力集中。這里暫時不考慮應力集中效應，僅做一個簡單仿真，旨在讓朋友們了解軟件的操作差異。后續有機會可以向朋友們介紹有限元仿真中應力集中問題。
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ansys平板裂紋分析的實例教程
但是對于有裂紋的，高強度的構件，使用應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》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，應力強度因子，J積分等概念來度量含有裂紋構件的強度，以考察一個帶有裂紋的構件，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，其裂紋的長度應該是多少，等等。
本篇給出一個最經典的例子，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，現在板的上下邊沿施加均布拉力如下圖，要求該裂紋的應力強度因子。
其中材料參數，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力梯度，需要對此處仔細劃分網格。這里用KSCON指明裂紋尖端，并說明如何在其周圍劃分網格。
5. 設置對稱邊界條件，并用CINT定義計算裂紋的相關參數。
6. 后處理中提取出應力強度因子。
7. 本文使用命令流的方式進行求解。
【求解過程】
1.
展開 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，從而檢測到結構模型的固有頻率
/solu
antype,harmic
hropt,full
f,131,fY,1000.
alls
nsubst,10
kbc,1
HARF,530,540 !加載頻率530－540
SOLVE
!檢測到結構模型的固有頻率
/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
平板的聲學分析Ansys.doc
展開 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機械工程應用精華50例》的第22個例子?！荆ǖ谌妫咭珫|，劉學杰主編，電子工業出版社，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構靜力學分析。
模型十分簡單，是薄板，平面應力問題，創建長方體后劃分網格即可以得到有限元模型.
材料模型：要定義蠕變參數。
用兩種方式進行比較，一種是有蠕變發生的，一種是沒有蠕變發生的。
【問題求解】
1. 前處理
（1.1）創建單元類型
/prep7
et,1,plane42
上述命令進入到前處理器，并創建了單元類型plane42,默認是平面應力問題。
（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。
（1.3）創建幾何模型
rect,1,100,0,30
上述命令繪制一個矩形。
展開 機械分析源代碼
本博文是關于ANSYS與ABAQUS比較之系列博文，本例子使用ABAQUS做熱應力分析，后面會使用ANSYS對同一個問題做熱應力分析。
【問題描述】
一個帶孔平板結構如下圖
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，現在要求當溫度升高到150度時，板中的應力分布。
已知：材料的彈性模量是2e9pa, 泊松比是0.3,熱膨脹系數是1.35e-5/度。
【問題分析】
1.
分析類型。這是一個平面應力問題，應力的產生是因為溫度的變化導致產生了熱應變，而該熱應變又被約束限制導致熱應力的產生。
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?？傊@就是一個最簡單的線彈性分析。
3. 幾何建模。由于該結構左右對稱，只取一半研究。
4.
邊界條件。除了常規的位移邊界條件以外，對該板施加預定義溫度場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。
3. 定義截面屬性
創建均質的實體截面，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，導入到裝配即可。
5.設置分析步
兩個分析步。
新創建的分析步是最一般的靜力學通用分析步。
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。
使用預定義場確定溫度。
對整塊板施加25度的初始溫度。
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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、自適應和重劃分網格技術）分析裂紋擴展時增加了最大主應力準則去評估裂紋萌生的時間和位置。當滿足該準則時，裂紋自動以橢圓的形狀（目前只支持橢圓裂紋）和適當的尺寸插入到定義的裂紋區域，然后程序進行下一步的裂紋擴展計算。
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1.?背景知識
傳統的強度設計思想把材料視為無缺陷的均勻連續體，而實際工程構件中存在多種缺陷，斷裂力學是從20世紀50年代末期發展起來的一門彌補了傳統強度設計思想嚴重不足的新的學科，是專門研究含缺陷或裂紋的物體在外界條件作用下構件的強度、裂紋擴展趨勢以及疲勞壽命的科學。斷裂力學是從構件內部具有初始缺陷這一實際情況出發，研究在外部荷載下的裂紋擴展規律，從而提出帶裂紋構件的安全設計準則。
接上一案例，采用ANSYS WORKBENCH進行疲勞裂紋擴展分析，模型參數與上一案例相同。
當采用圖示模型進行計算時，會有如下報錯信息。
于是依據模型對稱性，修改模型如下。
WORKBENCH中疲勞裂紋擴展基于應力強度因子形式的paris公式，相應材料參數中需添加圖示參數
本博文是關于ANSYS與ABAQUS比較之系列博文，本例子使用ABAQUS做熱應力分析，后面會使用ANSYS對同一個問題做熱應力分析。
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一個帶孔平板結構如下圖
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，現在要求當溫度升高到150度時，板中的應力分布。
已知：材料的彈性模量是2e9pa, 泊松比是0.3,熱膨脹系數是1.35e-5/度。
【問題分析
本文是ANSYS與ABAQUS比較之系列篇，本文是第四篇，關注的是在接觸分析方面二者的異同。
由于分析比較復雜，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，比較的結果將在本篇2中給出。
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本文是ANSYS與ABAQUS比較之系列篇，本文是第四篇，關注的是在接觸分析方面二者的異同。
由于分析比較復雜，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，比較的結果將在下篇2中給出。
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