ansys裂紋設(shè)置的案例
Ansys Workbench建立半橢圓裂紋和隨機(jī)裂紋 ￥2
基本模型如下，在綠色表面分別建立半橢圓裂紋(Semi-Elliptical Crack)和隨機(jī)裂紋(Arbitrary Crack)進(jìn)行計(jì)算：
一、半橢圓裂紋(Semi-Elliptical Crack)
1、建立局部坐標(biāo)系如下圖，注意x軸指向裂紋深度方向，z軸指向裂紋長(zhǎng)度方向：
2、添加半橢圓裂紋
選中Model單擊工具欄Fracture即可添加裂紋功能如下圖：
右擊Fracture->Insert->選擇Semi-Elliptical Crack添加半橢圓裂紋如下圖：
3、半橢圓裂紋參數(shù)設(shè)置及說(shuō)明
4、網(wǎng)格設(shè)置及劃分
單元階數(shù)設(shè)置為二階如下圖：
單元形狀設(shè)置為四面體如下圖：
右擊選擇Generate All Crack Meshes生成網(wǎng)格如下圖：
5、加載
底面施加固定約束，頂面施加拉力10000N如下圖：
6、查看計(jì)算結(jié)果
除查看變形、應(yīng)力等結(jié)果外，可以添加Fracture Tool查看裂紋尖端強(qiáng)度因子如下圖：
Fracture Tool選擇Semi-Elliptical Crack如下圖：
應(yīng)力強(qiáng)度因子結(jié)果如下圖：
二、隨機(jī)裂紋(Arbitrary Crack)
1、建立裂紋體如下圖中Surface Body：
2、建立局部坐標(biāo)系如下圖，注意x軸指向裂紋深度方向，z軸指向裂紋長(zhǎng)度方向：
3、添加隨機(jī)裂紋
隨機(jī)裂紋的形狀不固定，這里做成了長(zhǎng)方形。
展開 FRANC3D裂紋設(shè)置注意事項(xiàng) ￥5
如果FRANC3D調(diào)用有限元求解器不成功，請(qǐng)查看一下是否正確設(shè)置了求解器的路徑
點(diǎn)擊FRANC3D界面上的菜單：Edit->Preferences，在彈出的對(duì)話框中分別點(diǎn)擊ANSYS、ABAQUS、NASTRAN選項(xiàng)卡，指定各求解器的可執(zhí)行文件的路徑即可，以下默認(rèn)路徑供參考：
l C:\Program Files\ANSYS Inc\v140\ansys\bin\winx64\ANSYS140.exe
l C:\SIMULIA\Abaqus\Commands\abaqus.bat
l C:\MSC.Software\MD_Nastran\20111\bin\mdnastran.exe
注：FRANC3D支持全系列版本的ANSYS、ABAQUS和NASTRAN軟件，包括最新的ANSYS 16.0，ABAQUS 6.15等。
展開 ANSYS Workbench 裂紋分析案例
背景知識(shí)
傳統(tǒng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)思想把材料視為無(wú)缺陷的均勻連續(xù)體，而實(shí)際工程構(gòu)件中存在多種缺陷，斷裂力學(xué)是從20世紀(jì)50年代末期發(fā)展起來(lái)的一門彌補(bǔ)了傳統(tǒng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)思想嚴(yán)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(qiáng)度、裂紋擴(kuò)展趨勢(shì)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(shí)際情況出發(fā)，研究在外部荷載下的裂紋擴(kuò)展規(guī)律，從而提出帶裂紋構(gòu)件的安全設(shè)計(jì)準(zhǔn)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(wú)窮大，此時(shí)應(yīng)力值已經(jīng)失去意義，一般采用應(yīng)力強(qiáng)度因子作為判斷結(jié)構(gòu)是否安全的指標(biāo)。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(jì)算工具也多集中在I型裂紋的計(jì)算上，因此以I型裂紋為例。
圖2裂紋尖端坐標(biāo)系
含有裂紋的無(wú)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(qiáng)度因子。
ANSYS Workbench裂紋分析案例
1、建立一個(gè)靜力分析步，材料使用默認(rèn)，需要說(shuō)明的是，現(xiàn)有計(jì)算技術(shù)下，斷裂力學(xué)計(jì)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(jìn)行一次靜力計(jì)算，確保所有設(shè)置正確，對(duì)ANSYS Workbench 比較熟悉的同學(xué)可以省略這一步，靜力計(jì)算時(shí)，試件的兩個(gè)端面一個(gè)約束位移，另一個(gè)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(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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(lái)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)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(lái)評(píng)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(píng)估應(yīng)力強(qiáng)度因子（SIFs）、裂紋擴(kuò)展路徑，并通過(guò)增量裂紋擴(kuò)展分析進(jìn)行疲勞壽命評(píng)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 基于ANSYS WORKBENCH 的裂紋添加
分析問(wèn)題：ansys workbench中裂紋添加方法
分析平臺(tái)：ANSYS Workbench 17.0
技術(shù)難點(diǎn)：網(wǎng)格要求及裂紋方向
分析人：技術(shù)鄰 一無(wú)所有就是打拼的理由
可代做業(yè)務(wù)：穩(wěn)態(tài)，瞬態(tài)熱分析，結(jié)構(gòu)分析等
剛開始用workbench做裂紋，有很多不足之處，請(qǐng)大家指正。
裂紋網(wǎng)格
裂紋附近應(yīng)力集中
裂紋強(qiáng)度因子
J積分
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(shuō)，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(cè)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(guò)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(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展和疲勞壽命的影響。
ANSYS Mechanical（工作臺(tái)）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(cè)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(píng)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(guò)增量裂紋擴(kuò)展分析準(zhǔn)確評(píng)估應(yīng)力強(qiáng)度因子 (SIF)、裂紋擴(kuò)展路徑和疲勞壽命評(píng)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(cè)”。
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。
展開 基于ANSYS的裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度
基于ANSYS的裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度
a 裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度KI研究的意義
b 裂紋尖端KI的計(jì)算方法
c 裂紋尖端應(yīng)力奇異性處理
d ANSYS計(jì)算過(guò)程及結(jié)果
1、裂紋尖端斷裂力學(xué)參數(shù)研究意義
v 隨著現(xiàn)代高強(qiáng)材料和大型結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，一些按傳統(tǒng)強(qiáng)度理論和常規(guī)方法設(shè)計(jì)、制造的產(chǎn)品，發(fā)生了不少重大斷裂事故。 v20世紀(jì)50年代，美國(guó)北極星導(dǎo)彈固體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)射時(shí)發(fā)生低應(yīng)力脆斷。 v1965年，英國(guó)某大型合成塔在水壓試驗(yàn)時(shí)斷裂成兩段。 事故調(diào)查發(fā)現(xiàn) →斷裂起源于構(gòu)件中裂紋
va 傳統(tǒng)的強(qiáng)度理論
缺陷：傳統(tǒng)強(qiáng)度理論并沒(méi)有考慮材料中是否有缺陷，對(duì)有缺陷的材料，對(duì)其安全可靠性不能做出正確的判斷。
b v工程中常見的幾種裂紋
K反映了裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)的強(qiáng)弱程度
c K斷裂準(zhǔn)則
為材料的斷裂韌性
(1)確定含裂紋構(gòu)件的臨界載荷。G，a，KIC → Fc
(2) 確定裂紋的極限尺寸。G，F(xiàn)，KIC → a
(3) 確定帶裂紋構(gòu)件的安全性。
2、裂紋尖端KI的計(jì)算方法
解析法
f(a,w,…)為幾何修正系數(shù)
缺陷：適用于幾何簡(jiǎn)單的板類，桿類，梁類構(gòu)件；對(duì)于較復(fù)雜得構(gòu)件，無(wú)法得到正確的解析解 。
結(jié)論：
v驗(yàn)證了1/4節(jié)點(diǎn)處理裂紋尖端奇異性是可以的。 v
在數(shù)值法計(jì)算中，隨著平板尺寸的增大，KI的值逐漸接近于解析值。
展開 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>
</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(jiǎn)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(jiǎn)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ANSYS APDL的有裂紋平板問(wèn)題的斷裂力學(xué)仿真（PLANE183）
但是對(duì)于有裂紋的，高強(qiáng)度的構(gòu)件，使用應(yīng)力來(lái)度量其強(qiáng)度就是錯(cuò)誤的，此時(shí)需要使用新的準(zhǔn)則來(lái)考察其強(qiáng)度問(wèn)題。
《斷裂力學(xué)》提供了對(duì)于這種問(wèn)題的強(qiáng)度計(jì)算方法，并給出了諸如能量釋放率，應(yīng)力強(qiáng)度因子，J積分等概念來(lái)度量含有裂紋構(gòu)件的強(qiáng)度，以考察一個(gè)帶有裂紋的構(gòu)件，在某種外力作用下，它的裂紋是否會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展；或者如果想要它的裂紋不進(jìn)一步擴(kuò)展的話，其裂紋的長(zhǎng)度應(yīng)該是多少，等等。
本篇給出一個(gè)最經(jīng)典的例子，就是一塊平板上有一個(gè)裂紋，在平板上施加拉力，考慮在該力作用下平板強(qiáng)度的問(wèn)題。
【問(wèn)題描述】
一長(zhǎng)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(qiáng)度因子。
其中材料參數(shù)，圖中個(gè)尺寸的大小以及分布力系的大小如下表。
【問(wèn)題分析】
1. 該例子來(lái)源于ANSYS 15.0 APDL幫助中的一個(gè)例子VM256CINT Command>，幫助中對(duì)該例子依次使用PLANE183，SOLID185，SOLID186進(jìn)行建模，并考察應(yīng)力強(qiáng)度因子。本文只使用了其中的PLANE183建模部分，并對(duì)其中命令的順序進(jìn)行了部分整理，并刪除了部分筆者以為不必要的程序。
2. 對(duì)于2-D裂紋，使用ANSYS所推薦的PLANE183單元。
3. 因?yàn)槭且粋€(gè)對(duì)稱問(wèn)題，只取四分之一建模，并把裂紋尖端點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)。
4. 幾何建模時(shí)對(duì)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(duì)此處仔細(xì)劃分網(wǎng)格。這里用KSCON指明裂紋尖端，并說(shuō)明如何在其周圍劃分網(wǎng)格。
5. 設(shè)置對(duì)稱邊界條件，并用CINT定義計(jì)算裂紋的相關(guān)參數(shù)。
6. 后處理中提取出應(yīng)力強(qiáng)度因子。
7. 本文使用命令流的方式進(jìn)行求解。
【求解過(guò)程】
1.
展開 
ANSYS知識(shí)庫(kù) | Maxwell激勵(lì)設(shè)置及網(wǎng)格剖分設(shè)置問(wèn)題
來(lái)源于：ANSYS官網(wǎng)
ANSYS知識(shí)庫(kù) | Maxwell激勵(lì)設(shè)置及網(wǎng)格剖分設(shè)置問(wèn)題（二）
3、如何在Maxwell current激勵(lì)下設(shè)置電流突變（=0）設(shè)置?
定義一個(gè)變量zerotime
定義電流源帶變量
5*1.414*sin(2*pi*180*time+53.7*pi/180)*pwl(zerotime,time)
輸出/輸入電流波形，在0.0055s 時(shí)電流變?yōu)?.
ANSYS知識(shí)庫(kù) | Maxwell激勵(lì)設(shè)置及網(wǎng)格剖分設(shè)置問(wèn)題（一）
一，Maxwell激勵(lì)設(shè)置問(wèn)題：
1、Maxwell 3D如何出現(xiàn)“Current leak to the air”的報(bào)錯(cuò)信息？
問(wèn)題描述：
當(dāng)Maxwell3D仿真模型里面包含空心線圈的時(shí)候，有時(shí)候會(huì)報(bào)“Current leak to the air”的錯(cuò)誤信息，截圖如下：
錯(cuò)誤原因：
這是軟件的一個(gè)Bug，在V15之前直接報(bào)錯(cuò)，不提供錯(cuò)誤信息；V16以后，提供報(bào)錯(cuò)信息。
解決辦法：
空心線圈不要建立成360全模型，可以包含一個(gè)非常小的空隙。
ANSYS知識(shí)庫(kù) | Maxwell激勵(lì)設(shè)置及網(wǎng)格剖分設(shè)置問(wèn)題（四）
問(wèn)題描述：
3D模型軸向拉伸生成高質(zhì)量均勻網(wǎng)格
解決辦法：
利用3D“Clone mesh”技術(shù)，通過(guò)拉伸生成高質(zhì)量均勻網(wǎng)格
★ 在“Band”部件右鍵單擊“Assign mesh operation->CylindricalGap treatment”,完成后在“Project Manager->Mesh Operations->CylindricalGaps1”中勾選“Clone Mesh”
★ 設(shè)置完成以后，運(yùn)行“Apply Mesh Operations”選中任意軸向?qū)ΨQ部件，然后右鍵“Plot Mesh”即可得到高質(zhì)量3D均勻網(wǎng)格。
來(lái)源于：ANSYS官網(wǎng)
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