XFEM裂紋的案例
ABAQUS經典案例之斷裂-XFEM壓力容器裂紋擴展（附CAE文件） ￥10
圖1模型
今天，跟大家分享的是壓力容器在內壓作用下的裂紋擴展過程，使用的是XFEM方法，模型如圖1所示。下面詳解每個步驟的設置。
目標：學會XFEM方法的設置及應用。
幾何模型：本案例由兩個部分組成，一個是壓力容器部分，采用導入網格inp形成，另一部分為一個面，作為crack，后續設置XFEM裂紋使用。
材料：定義了線彈性材料steel，彈性模量210000，泊松比0.3。在線彈性基礎上增加最大應力損傷準則及損傷演化準則，如圖2所示，建立Homogeneous solid屬性并賦予給壓力容器part。
圖2材料屬性
分析步設置：創建general static分析步，打開大變形，將增量步長改為0.05，最小增量步長1e-12，最大增量步數改為100，并修改最大迭代次數IA為20，場變量勾選STATUSXFEM選項。
圖3 分析步設置
相互作用設置：在Interaction模塊，建立默認的無摩擦接觸屬性，Special》creat裂紋，Type選擇XFEM方法，如圖4所示，指定接觸屬性。
圖4 裂紋XFEM設置
載荷及邊界條件：壓力容器底面完全約束，容器內壁面施加均布壓力pressure，大小210MPa。
圖5 邊界條件
網格劃分模塊：選用C3D8R單元，建立job，提交分析。求解后，圖6是模型的應力分布云圖！本例由于施加的載荷很大，載荷未施加完，容器已經發生裂紋擴展，導致只能算到0.113就Abort，也就是內壓在23.1MPa時發生擴展。
圖6 應力分布云圖
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Abaqus XFEM疲勞裂紋擴展(基于Paris公式)教程
本文將詳細介紹在abaqus軟件中，利用擴展有限元（XFEM）實現疲勞裂紋擴展，用的是二維CT模型，三維模型同理。
主要包括一下幾方面：1.模型的建立（包括材料賦予，預制裂紋，分析步設置，邊界條件設置）2.關鍵詞設置（裂紋擴展的Paris公式在abaqus中的換算）3.收斂問題。
1. 模型的建立
根據國標GB/T 6398-2017，金屬材料疲勞試驗疲勞裂紋擴展方法所規定的CT模型建模方法：
在abaqus中建模并且在中間畫好過渡線，可得：
再建一個預制裂紋（裂紋長度為1mm，你可以根據自己需要選擇長度）的模型：
材料賦予正常進行，賦予彈性和塑性就行，預制裂紋不需要賦予材料屬性（例子為了方便，只賦予彈性部分）
裝備部分，選擇CT模型及預制裂紋兩個part，再將預制裂紋移動至裂紋尖端:
Step設置：
本文用的是direct cycle分析步
展開 #裂紋任意路徑擴展---擴展有限元單元法XFEM與圍線積分（+網格重劃分）對比
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展開 基于XFEM的裂紋擴展仿真過程詳解和仿真經驗交流（三）
第三部分、基于XFEM_COHESIVE & VCCT的裂紋擴展仿真分析
接著上部分的內容，擔心有些同學會搞混淆，這里把cohesive和VCCT兩個模型單獨拿出來說一下，主要說一下與Paris模型仿真的不同之處。由于這部分我用的比較少，難免會有考慮不周和認識錯誤的地方還請大家批評指正。
####通用靜態分析步下的XFEM_COHESIVE裂紋擴展仿真####
首先需要說明的是，三種方法的默認裂紋擴展方向準則好像都是MTS準則即最大周向應力準則，因此，只要你的網格劃分合理，邊界條件定義正確，裂紋的擴展軌跡基本上相同。不同之處在于疲勞裂紋擴展壽命問題，它與模型和材料參數有關，如果仿真結果不是很理想，不妨換種仿真模型或者調整參數。
（1） part：可以選擇不建立crack實體，即無預制裂紋仿真，程序會根據你定義的參數判斷富集域部分單元的起裂條件，通過牽引分離定律判斷單元的損傷程度，包括最大主應力和臨界能量釋放率條件或者最大位移條件。
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基于XFEM的裂紋擴展仿真過程詳解和仿真經驗交流（二）（包括直接循環載荷步疲勞裂紋擴展分析） ￥20
第二部分、基于XFEM_paris模型的裂紋擴展仿真分析
相比于靜態裂紋參數計算問題，裂紋擴展仿真在學術和工程領域更為人們所關注，常用的方法有網格重劃分技術、邊界元法、無網格方法和XFEM，其中，XFEM通過引入水平集法和單位分解等思想實現了實體與裂紋相互獨立，在裂紋擴展的過程中不需要更新網格，提高了計算效率。ABAQUS中集成的XFEM裂紋擴展仿真可以根據使用的模型分為三類：基于損傷力學內聚力模型（cohesive）的牽引分離定律、基于LEFM的虛擬裂紋閉合技術（VCCT）和基于Paris公式的疲勞裂紋擴展理論。第一種方法可以不用預制裂紋，適用于裂紋的萌生壽命分析，第二種不是很熟悉，第三種則必須預制裂紋，適用于裂紋的擴展壽命分析。下面將對這三種操作流程進行一一說明，以二維模型為例，三維模型基本相同。
讀者須知：經過很多次的仿真分析，在模型和參數基本相同的情況下，筆者發現基于cohesive和基于VCCT模型的裂紋擴展分析很難得到收斂，仿真難度較大，這有可能是參數設置的問題，部分參數修改之后還是能夠成功的，但也有可能是本人學藝未精，所以說只能是提及一下給個建議。但是基于Paris模型的方法仿真效果還不錯，因此本文僅對后者做詳細的說明，至于其余兩種方法只能夠簡單的說明一下其實現過程中的異同點。再次強調，本文只有基于Paris模型的direct cyclic分析步的仿真過程，誤買本帖的同學請別來罵我。
本文還將針對同學們在仿真過程中的一些問題提供解決方法和思路，其中包括：裂紋不發生擴展、每個cycle裂紋都會擴展一次等。
展開 基于XFEM技術模擬二維平板疲勞裂紋擴展-Abaqus軟件（附視頻教程）
首先點擊按邊進行播種，按住shift鍵，并選中plate的四條邊，點擊鼠標中鍵，進入編輯界面，選擇by number按照種子數量的方式進行播種，種子的數量為59（這里選擇為基數的原因是必須要保證xfem初始裂紋的位置位于網格的內部，而不能再網格的邊界上，否則會影響裂紋擴展的準確性，其根據各位可以去考究，本人是從網上找到的信息，出處不詳，歡迎補充），點擊ok完成種子播種。
然后點擊assign mesh control，指定劃分網格的技術，進入編輯界面，選擇quad全部為四邊形，structured，點擊OK；再點擊assign element type指定網格類型，進入編輯界面，在單元族family里選擇plain strain平面應變類型，其他的接受默認設置，點擊OK，最后的網格代號為CPE4。最后點擊mesh part生成網格。
圖7
6. 設置接觸條件，建立XFEM初始裂紋以及定義斷裂準則（這一步非常關鍵）。
首先進入到interaction模塊，找到special選項里的crack，點擊creat創建裂紋，選擇XFEM，點擊OK后，首先先點擊裂紋所在的區域，也就是點擊本例子中的plate，然后進入編輯界面，勾選crack location，然后點擊旁邊的箭頭，選擇我們裝配好的裂紋線，再勾選specify contact property，因為還沒有建立接觸屬性，所以我們可以點擊編輯界面里的來創建一個接觸屬性，進入contact property的編輯界面，我們只需要創建一個normal behavior，此選項可在mechanical里找到，參數設置如下圖，創建完點OK，回到XFEM crack的編輯界面，選擇剛剛創建的contact property后，點擊OK，完成XFEM 初始裂紋的創建。
展開 【EDF開源CAE】應用擴展有限元方法（XFEM）在Code_Aster中進行金屬管道內表面的裂紋分析
本算例將使用XFEM來計算裂紋上下表面的位移場，算例的網格生成如下圖：
適用XFEM的金屬圓筒的線性網格
XFEM方法不需要再網格生成之前確定裂紋的位置，網格精度不需要考慮裂紋存在的因素，只需要保證結構整體計算的精確度即可。
為提高計算的精度，必須要細化裂紋周圍的網格，而網格的細化可以在Code_Aster中根據用戶的需求實現自動化。
裂紋局部網格細化
結果展示
使用PARAVIS將XFEM的計算結果進行后處理，得到一個可視化的計算結果。
可視化計算結果（位移放大2000倍）
在以上的算例中，我們利用Code_Aster生成網格，定義裂紋，并進一步細化網格。通過選取HEVISIDE函數作為刻畫不連續性的形函數，Code_Aster給出了合理的裂紋位移場計算結果。
此外，以上的例子還可以從單一的裂紋推廣至多個裂紋的分析。利用Code_Aster的擴展有限元算法還能夠分析裂紋的疲勞擴展行為，包括二維裂紋擴展，三維裂紋平面擴展和非平面擴展，基本覆蓋了大部分裂紋分析的需求。
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展開 XFEM 求解裂紋擴展新思路 ￥20
XFEM相比大家已經很清楚了，但是求解過程中的收斂性一直是一個痛點。特別是在比較復雜的三維模型中，該現象較為普遍。本帖子旨意為XFEM 求解裂紋擴展提供新思路。
如下列舉同網格、同材料參數下XFEM求解四點彎曲載荷過程中裂紋擴展的一個例子作為比較：裂紋擴展在該位置就算是完結了。當然也可以通過調整得到較為滿意的結果哦，可以自己試一試。
之前的XFEM計算結果如下：
那么問題來了,新方法是怎樣的呢？
改變方法后又會出現怎樣的裂紋現象呢，我們拭目以待?。?！
模型還在計算中，我已迫不及待的上圖了，在新的方法得結果如下：
很明顯，模型收斂性得到了很強的提高。
下面是相對于之前的算法，模型得修改之處，后附上.inp文件，
如果你還在為你模型的收斂性傷腦筋，冥思苦想，折磨你的網格，可點擊購買哦。
展開 基于擴展有限元（XFEM）模型的裂紋擴展斷裂分析（原創案例賞析，如轉載，請注明出處）
分析類型：基于擴展有限元（XFEM）模型的裂紋擴展現象模擬
分析平臺：ANSYS17
技術難點：斷裂模型建模
關鍵詞：斷裂力學 擴展有限元 裂紋擴展
完成人：技術鄰ANSYS專家
業務咨詢網址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
技術背景：金屬的斷裂損傷
工程意義：金屬損傷
研究對象：帶孔板
初始裂紋位置1的裂紋擴展
初始裂紋位置2的裂紋擴展
基于XFEM的裂紋擴展仿真過程詳解和仿真經驗交流（一） ￥5
研究結構裂紋擴展和疲勞壽命已經有了一段時間，深深的感覺到國內研究成果相比國外有著許多的不足，尤其是在裂紋問題有限元仿真這一塊，現有的先進的思想和方法都是國外研究者先提出和應用的。其中，擴展有限元方法（XFEM）以其獨特的優勢得到了研究者們的青睞，然而國內的相關資料特別是軟件操作方面比較少，而且各執其詞，這會使得許多初學者產生誤解（筆者就是因此而走了不少的彎路），工欲善其事必先利其器，準確掌握了合適的方法才能更好的進行后續的研究工作。在學習了網上相關研究者的視頻資料、ABAQUS16.4用戶手冊和達索官方的培訓資料之后，筆者對這部分軟件操作過程進行總結并給出了自己的一些理解，很多小的細節往往會導致較大的誤差甚至是仿真的失敗，針對這些問題給出了一些小小的建議，希望對未來研究這方面內容的同學們有所幫助。
第一部分、基于XFEM的靜態裂紋參數計算
相比于同類型的有限元分析軟件（如ANSYS），ABAQUS在裂紋這種強不連續問題上的仿真方面，其前處理建模和求解部分更加優秀，但是后處理部分比較困難，有些參數沒辦法通過軟件直接輸出，需要進行二次開發，后處理部分目前我做的還不是很好將在優化之后另作說明。
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仿真具體流程如下：（圖片太多了上傳麻煩而且不方便排版，我懶得一個個上傳了，需要詳細流程的還是請下載文檔吧）
（1） 建立part：（實體模型和裂紋模型）
首先必須要明確的是ABAQUS只能夠計算和輸出三維裂紋的靜態裂紋參數，靜態裂紋必須三維，靜態裂紋必須三維，靜態裂紋必須三維，重要的事說三遍。
展開 xfem裂紋擴展
用abaqus做裂紋擴展 循環分析步從第一步直接跳到了最后 大佬們知道是哪里出問題了嗎
xfem輸出應力強度因子
使用ABAQUS中的xfem裂紋，在歷程輸出中選擇輸出應力強度因子，但是顯示出錯，沒找到裂紋前端
abaqus復合材料應用
實例操作:
1.復合材料層結構的三種常用建模方法、靜力分析中強度準則和損傷判據的引入、數據輸入與輸出
2.層合結構的熱-力耦合分析
3.基于虛裂紋閉合技術(VCCT)的分層擴展模擬
4.基于cohesive單元的分層/界面損傷擴展模擬
5.基于XFEM方法的裂紋擴展模擬
6.復合材料加筋板的壓潰分析
7.面內剪切載荷作用下的加筋板的承載能力預測
8.復合材料加筋板剪切失效模擬
9.顆粒增強金屬基復合材料結構建模、拉伸過程及失效分析
10.短纖維增強復合材料結構建模、胞元分析技術
11.復合材料加筋板自由振動分析
12.復合材料加筋板低速沖擊過程模擬
13.低速沖擊損傷的復合材料加筋板剩余壓縮強度計算
14.高速沖擊模擬
15.基于MATLAB的變角度鋪絲復合材料層合結構建模
16.基于Python的參數化建模及插件實例
17.基于UMAT接口子程序的材料彈塑性分析
18.基于UMAT接口子程序的材料粘彈性分析
19.基于USDFLD復合材料層合板的損傷分析
【abaqus復合材料】——第13期
（無限次回放視頻+班級微信群+案例模型+講義資料）
1、靜力分析和損傷、層合結構的熱-力耦合分析、
2、纖維增強復合材料層合板分層、界面損傷與xfem裂紋擴展
3、顆粒/短纖維拉伸與失效、胞元分析
4、復合材料加筋板壓潰、承載能力預測、剪切失效模擬
5、ABAQUS二次開發：以MATLAB、PYTHON及子程序和FORTRAN的二次開發方式為例
6、自由振動、動力響應分析、高低速沖擊、沖擊損傷加筋板剩余壓縮強度計算
7、abaqus復合材料 論文寫作及學術交流
【復合材料實例】老司機帶你玩轉abaqus！
展開 XFEM疲勞裂紋擴展 ￥5
<p>使用XFEM，基于線彈性斷裂力學，模擬疲勞裂紋擴展的一個例子，希望對大家有所幫助。</p><p>本貼例子是改編自https://www.yqgqt.org.cn/content/post/325487</p><p>里面有一些不當的設置，進行了修改，比如：使用LEFM模擬裂紋，不需要在材料屬性模塊設置損傷演化參數，</p><p>下面直接上圖和inp、cae文件</p><p>ABAQUS斷裂模擬收徒 ，保證快速學會各種ABAQUS斷裂模擬方法 1200/人（將享有各種插件以及程序，價值3000+、專門定制視頻、全程親自教學、各種模型調試及解答問題等等，傾囊相教）</p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/201911/c999a1e98c644709a336b3b55fb04b50.gif" title="11.gif" alt="11.gif" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201911/c999a1e98c644709a336b3b55fb04b50.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/201911/c999a1e98c644709a336b3b55fb04b50.gif?
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</div><img src="https://img.jishulink.com/upload/201911/eed04ddf105a475b959e2b38798c9a35.jpg" title="xfem拉伸斷裂.jpg" alt="xfem拉伸斷裂.jpg" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201911/eed04ddf105a475b959e2b38798c9a35.jpg?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/201911/eed04ddf105a475b959e2b38798c9a35.jpg?
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