ABAQUS脆性裂紋
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-04-12
ABAQUS脆性裂紋的視頻教程
ABAQUS裂紋專題片--脆性斷裂
詳細講解了abaqus/explicit 中脆性開裂模型的適用對象（混泥土、陶瓷、巖石等脆性材料），脆性開裂模型在abaqus中相關卡片設置（理論+實際講解）、使用該模型時應該注意的事項、顯示分析有關沙漏控制的相關方法等。附帶卡片介紹，供下載。
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ABAQUS裂紋專題篇--三維裂紋擴展之兩種預制裂紋的擴展有限元
詳細的講解了xfem理論部分，讓大家在使用xfem的時候熟知其基本原理；詳細的講解了擴展有限元三維裂紋擴展的兩種預制裂紋的方法；對比分析了遠場圍線積分求裂紋尖端應力強度因子與擴展有限元求裂紋尖端應力強度因子的優缺點等。
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ABAQUS-壓彎裂紋擴展模擬（XFEM-無預置裂紋）
本案例基于ABAQUS/Standard模擬了無預制裂紋樣件在壓頭壓力在載荷下發生開裂及裂紋擴展的過程。樣件材料定義了彈性，塑性參數，Maxpe Damage損傷初始化參數及損傷演化參數，為助于收斂定義了損傷穩定化參數。通過定義XFEM裂紋，壓頭在位移作用下，將試件壓彎，到一定程度產生裂紋并擴展。輸出了裂紋面應力應變情況，XFEM裂紋狀態變量。
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ABAQUS脆性裂紋的實例教程
<p> 采用Cohesive在脆性材料內預制裂紋，模擬在上下板的擠壓作用下，脆性圓盤發生形變，隨后伴隨裂紋生成和擴展，最終發生崩碎。</p><p>第一步：構建脆性圓盤和上下壓板的幾何模型，采用二維模型進行仿真。</p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202502/a299179fbb6afb0347589972f3099dde.png" style="" width="545"></p><p>第二步：設置脆性圓盤、Cohesive和上下板的材料屬性，并創建截面屬性。</p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202502/4135742cb691fab3d1333f571541d612.png" style="" width="499"></p><p>第三步：將圓盤和上下板劃分網格，設置圓盤網格的單元集合，將集合內插入Cohesive預制裂紋；</p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202502/106f52746daec0c281b516303f83a7d0.png" style="" width="459"></p><p><br></p><p>第四步：將預制裂紋Cohesive、上下板、圓盤賦予材料屬性；</p><p>第五步：將各部件進行裝配，設置分析步、接觸屬性和邊界條件等參數進行運算；</p><p>第六步：查看仿真結果，分析裂紋擴展方式和過程。
展開 abaqus公眾號abaqus土工坊。qq443941211
1、根據論文《Three-dimensional modeling of fracture in quasi-brittle materials using plasticity and cohesive finite elements》DOI:https://doi.org/10.1007/s10704-021-00514-1 編寫的cohesive單元本構
2、適用于三維模型
3、包含umat以及vumat
4、umat適用范圍小，多個cohesive單元一般采用vumat進行計算
5、軟化曲線為Hordijk和bilinear
對于纖維增強復合材料的模擬，在ABAQUS中，集成了二維Hashin失效準則與多種損傷演化準則，但缺少三維的復合材料本構模型。
參考已有的3Dhashin失效準則編寫復合材料脆性斷裂子程序。
首先介紹該子程序的使用方法
1.在ABAQUS中建立三維復合材料模型，這里建立一個簡單的方塊。1,2方向分別表示絲束的方向，3方向表示垂直于1，2的方向，也就是面外方向。
2.建立材料屬性（圖片中材料參數為假設值）
表1 16個參數對應含義
1
2
3
4
5
6
7
8
E11
E22
E33
G12
G13
G23
U12
U13
9
10
11
12
13
14
15
16
U23
1方向拉伸強度
1方向壓縮強度
2方向拉伸強度
2方向壓縮強度
12方向剪切強度
13方向剪切強度
23方向剪切強度
3.建立顯示Explicit計算時間步，在場變量中勾選輸出 SDV和 STATUS.
4.劃分網格，賦給Explicit 3D stress單元類型，邊界條件根據需要設定即可。此處劃分為一個單元，單向加載。建立Job，提交模型前在Job中選擇該子程序，進行計算。
5.查看結果，滿足失效準則后無承載，單元被刪除。
子程序輸出的state1-6為儲存的應變（順序為11 22 33 12 23 13），state7為單元刪除變量，state8-11為Hashin失效判斷系數（0~1）。
接下來簡要介紹該子程序的相關理論
彈性階段總應力與總彈性應變之間的關系為
式中，σ是柯西應力，S0是柔度矩陣，ε是彈性應變。
展開 在上次介紹完Brittle Cracking這個脆性開裂材料模型之后，有朋友反映不能做出我做的那種玻璃開裂的效果。可能是沒注意到幾個關鍵的地方，今天我把要點給大家講一下。
首先，回顧一下脆性開裂材料模型涉及到的材料失效模式，我們會設置材料的斷裂應力，計算時Abaqus會判斷單元在拉伸和剪切方向是否達到所設定的斷裂應力，達到之后材料就開始軟化，軟化路徑就是我們定義的表格式應力-斷裂應變曲線，當應變為我們設置的斷裂應變值時，單元刪除開始執行。
Brittle Cracking分析要點涉及到單元刪除、狀態輸出與網格設置等內容，下面總結如下。
☆要點1：單元類型里設置單元刪除。
單元刪除設置
☆要點2：Field Output里設置狀態輸出。
狀態輸出設置
☆要點3：殼單元的類型最好選擇三角形單元，這樣裂紋會更隨機，四邊形單元做出的裂紋呈鋸齒狀，不太符合實際情況。
☆要點4：單元密度一定要足夠大，否則單元刪除的速度會大于裂紋擴展的速度，達不到碎裂的效果。
單元密度要足夠大才能更好地捕捉到裂紋路徑
內部導線與鎢絲我們采用beam單元來模擬。
導線采用beam單元
燈泡落地計算結果：
速度云圖
玻璃材料的局部透明化顯示
使用brittle cracking模型進行仿真時的要點大致是這些，大家可以試一下，參照這幾條對脆性材料進行失效仿真，很容易做出這種碎裂的效果。
付費部分是本文案例：燈泡碎裂分析的inp文件。
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ABAQUS脆性裂紋的最新內容
1、根據論文《Three-dimensional modeling of fracture in quasi-brittle materials using plasticity and cohesive finite elements》DOI:https://doi.org/10.1007/s10704-021-00514-1 編寫的cohesive單元本構
2、適用于三維模型
3、
<p> 采用Cohesive在脆性材料內預制裂紋，模擬在上下板的擠壓作用下，脆性圓盤發生形變，隨后伴隨裂紋生成和擴展，最終發生崩碎。</p><p>第一步：構建脆性圓盤和上下壓板的幾何模型，采用二維模型進行仿真。</p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/msimage
在交流群中，有人多次問到這個問題，所以直接把方法貼在了下面，希望大家可以輕松解決
Abaqus 給出的錯誤提示：
The following XFEM cracks are failing to correctly generate. The error conditions are listed with the crack names:
Crack-1 - Crack domain
滾子軸承在轉動過程中會在滾動體與保持架之間產生較大的沖擊載荷，導致應力集中分布在保持架橫梁的彎折位置，誘發保持架裂紋的萌生與擴展，影響軸承性能與壽命。針對這一問題，本案例建立了3D保持架橫梁有限元模型，仿真分析了保持架橫梁在連續沖擊載荷作用下的裂紋萌生與擴展過程，結果顯示，保持架末端裂紋呈近似45?擴展，結果為滾子軸承保持架結構設計提供了有益指導。
滾子軸承在轉動過程中會在滾動體與保持架之間產生較大的沖擊載荷，導致應力集中分布在保持架橫梁的彎折位置，誘發保持架裂紋的萌生與擴展，影響軸承性能與壽命。針對這一問題，本案例建立了3D保持架橫梁有限元模型，仿真分析了保持架橫梁在連續沖擊載荷作用下的裂紋萌生與擴展過程，結果顯示，保持架末端裂紋呈近似45?擴展，結果為滾子軸承保持架結構設計提供了有益指導。
沿晶斷裂是指金屬材料中的裂紋沿晶界擴展而產生的一種斷裂。當沿晶斷裂斷口形貌呈粒狀時又稱晶間顆粒斷裂。多數情況下沿晶斷裂屬于脆性斷裂，但也可能出現韌性斷裂，如高溫蠕變斷裂。當金屬或合金沿晶界析出連續或不連續的網狀脆性相時，在外力的作用下，這些網狀脆性相將直接承受載荷，很易于破碎形成裂紋并使裂紋沿晶界擴展，造成試樣沿晶界斷裂，它是完全脆性的正斷。
在ABAQUS中可以利用Cohesive
1. ABAQUS裂紋體的建立
在ABAQUS中，根據裂紋尖端的形狀可以建立兩種類型的裂紋體：尖銳（Sharp）型裂紋和鈍形（Blunt）裂紋，如圖1所示。對于尖銳型裂紋，裂紋尖端存在奇異性；而鈍形裂紋尖端可以看做是一個具有給定缺口半徑的缺口，因此裂紋尖端不存在奇異性，可以按照常規有限元的建模方式來建立。在ABAQUS中，兩種類型的裂紋均可以進行應力強度因子分析。
圖1 尖銳型裂紋和鈍形裂紋
基于ABAQUS有限元軟件平臺，應用它的腳本接口二次開發出一套可以用于自動計算疲勞裂紋擴展的程序包。該程序包可以實現參數化有限元建模、訪問輸出數據庫及進行其他后處理，從而避免重復建模及分析結果，顯著提高分析效率。
一.疲勞裂紋擴展程序工作流程
二.結果輸出
創建模型
采用帶有單邊裂紋的整體加筋壁板作為算例。
2.后處理結果
Abaqus：使用XFEM進行裂紋擴展仿真案例講解
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
