ABAQUS脆性裂紋的案例
模型分享015——脆性材料裂紋擴展
<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脆性材料設置方法
abaqus公眾號abaqus土工坊。qq443941211
基于cohesive的三維脆性材料斷裂（abaqus cohesive單元本構） ￥999
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
Abaqus復合材料3D Hashin失效準則，脆性斷裂-Vumat
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。
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摔碎的燈泡-Abaqus/Explicit脆性開裂分析要點總結 ￥79.98
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。
展開 Abaqus基于JH2本構的脆性材料SHPB仿真
之前的帖子https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1286166 介紹了如何在Abaqus中調用內置的JH2本構子程序以及各參數的含義。本貼根據JH2本構的相關理論，編寫了JH2本構的VUMAT子程序，并對脆性材料的SHPB試驗進行了模擬，以下是相關的結果。
試驗件失效示意圖
入射和透射桿上的應變響應
有關于abaqus子程序開發的相關問題可以聯系扣扣1653004885或者關注cae320公眾號
Abaqus基于JH2本構的脆性材料沖擊仿真及SHPB模擬
1992年Johson和Holmquist首次提出用于脆性材料的JH1模型，隨后于1994年提出在JH1基礎上改進型的JH2模型。JH2模型包括應變率、靜水壓力以及與損傷相關的強度模型和多項式形式的狀態方程。它是在JH1模型基礎上，加入強度的連續損傷劣化效應來描述材料的梯度破壞過程。加載過程中材料首先表現為彈性性質，直到應力水平達到材料的屈服極限，材料開始發生損傷。隨著損傷的逐漸積累，脆性材料發生劣化，最終完全破碎。
JH2強度模型是將材料的等效應力表示成靜水壓力的冪函數形式并且與應變率和損傷因子Ｄ相關，其中定義的歸一化強度模型為
當材料未發生損傷D=0時，歸一化等效應力可以表示為
當材料完全破碎D=1時，歸一化等效應力為
p*為歸一化靜水壓力
由裂紋導致的損傷
其中
裂紋產生前靜水壓力為
裂紋產生后需要加入壓力增量ΔP
其中
Abaqus自帶的材料模型中并沒有JH2本構，但是其提供了內置的子程序以供調用。使用內置子程序需要以ABQ_JH2_作為前綴，比如ABQ_JH2_GLASS。JH2的材料設置時，一共由8個狀態變量，第8個狀態變量控制網格刪除。各變量的含義如下。
材料屬性的含義如下
下圖為通過JH2本構進行的相關的沖擊模擬
此外，本貼根據JH2本構的相關理論，編寫了JH2本構的VUMAT子程序，并對脆性材料的SHPB試驗進行了模擬，以下是相關的結果。
試驗件失效示意圖
入射和透射桿上的應變響應
有關于abaqus子程序開發的相關問題可以聯系公眾號。
展開 ABAQUS直裂紋、斜裂紋圍道積分計算裂紋尖端J積分
之前算過一個關于裂紋擴展的問題，當時創建裂紋選擇的是contour intergral，后來又有人咨詢我裂紋尖端J積分的計算問題。我才恍然大悟，其實圍道積分方法還是適用于計算裂紋尖端在某時刻的J積分，至于動態擴展問題，還是交給XFEM吧（雖然也不太好）。
計算了幾種情況下的裂紋尖端J積分，包括直裂紋、斜裂紋以及裂紋尖端傾斜等三種情況。
部分試件的應力分布及J積分結果如圖所示：
ABAQUS裂紋尖端應變、裂紋擴展模擬及問題
前幾天有人問我ABAQUS做焊點分析，我一看他給我的一片文獻，其實是用ABAQUS做裂紋擴展分析。之前也沒接觸過裂紋分析，于是照貓畫虎做了個算例，但是裂紋沒有擴展。
ABAQUS做裂紋有三種方法：contour integral，擴展有限元及VCCT法，這里用了contour integral法。
如圖所示，V形楔形處有一個預制裂紋，是采用Interaction模塊的assign seam設定的，裂紋的擴展面及方向是通過crack來設定的，類型為contour integral。材料模型定義了塑性應力-應變關系，彈性參數、GTN參數、脆性失效參數等。模型上的兩個孔，一個固支、一個勻速拉。預期當裂紋尖端的單元變形達到某一個值時將刪除單元。
您看見了就給個意見唄。
步驟：
建立模型，進行適當的partition
定義材料：分別定義了elastic彈性參數、plastic真實應力-應變關系、GTN模型參數、脆性失效參數（包括一個叫演化參數）。
定義預制裂紋、定義裂紋擴展面、方向，定義失效單元的generation。
邊界條件，提交job，查看結果。
結果：預期模型在塑性變形不是很大時就會產生裂紋擴展，但是模型產生了很大塑性變形后仍然沒有發生失效。
Mises應力場：
x方向正應力場
x方向真實應變場
x方向塑性應變場
裂紋尖端應變的結果還是挺漂亮的，雖然正確性有待考證，如果裂紋出來了就完美了，可惜裂紋沒出來。
展開 Abaqus XFEM疲勞裂紋擴展(基于Paris公式)教程 ￥39.9
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 ABAQUS二維裂紋擴展模擬詳解
需要注意的是，在ABAQUS中當采用圍線積分（contour integral）來計算應力強度因子時，在圍線積分的區域只能為四邊形或六面體單元，雖然裂紋尖端的網格為三角形單元，但其實際上是退化的四邊形單元（degenerated quad），后面將會介紹如何劃分裂尖網格。
為了在ABAQUS中定義裂紋，首先需要指定裂紋面（crack front）以及裂紋尖端（crack tip），對于通過ABAQUS創建的二維部件實例，裂紋前沿可以指定為幾何點，幾何邊線以及幾何面，裂紋尖端可以指定為幾何點，而對于外部導入的二維網格（orphan mesh），裂紋前沿可以指定為節點，單元邊和單元面，裂紋尖端尖端可以指定為節點。除此之外還需要指定裂紋面的法向矢量方向或者裂紋擴展的方向，在ABAQUS中裂紋擴展的方向也被稱為q向量，該向量將用于圍線積分的計算。裂紋的定義如圖3所示。
圖3 ABAQUS裂紋定義界面
為了在裂尖單元中引入奇異性，需要對單元節點進行特殊的處理。如圖4所示，對于8節點的四邊形單元（二階單元，具有中間節點），首先ABAQUS會將四邊形單元的其中一條邊壓縮，假設該單元邊由節點a, b和c構成，壓縮之后節點a, b和c將合并共同構成裂紋尖端，隨后與裂紋尖端相連的兩條單元邊上的中間節點將會被移動到距離裂紋尖端1/4處的位置。
展開 
算例丨基于ABAQUS的滾子軸承保持架橫梁裂紋擴展仿真分析
XFEM與CFEM的最根本區別在于, 它所使用的網格與結構內部的幾何或物理界面無關, 從而克服了在諸如裂紋尖端等高應力和變形集中區進行高密度網格剖分所帶來的困難, 模擬裂紋生長時也無需對網格進行重新剖分.重點介紹XFEM的基本原理、實施步驟及應用實例等, 并進行必要的評述. 單位分解概念保證了XFEM的收斂, 基于此, XFEM通過改進單元的形狀函數使之包含問題不連續性的基本成分, 從而放松對網格密度的過分要求。
如圖2所示為滾子軸承保持架橫梁XFEM模型，局部裂紋布置在保持架橫梁末端，保持架橫梁長30 mm，寬度為2 mm，材料為鋼。在建模過程中，采用ANSA建立保持架橫梁健康狀態下的有限元模型，并將其以INP文件導入ABAQUS中，在PART中建立裂紋部件，并將其組合到一起，共121249個單元。
圖2 滾子軸承保持架XFEM模型
關鍵步驟如下：
1）如圖3所示為材料定義和裂紋擴展屬性定義；
圖3 材料定義和裂紋擴展屬性定義
2）如圖4所示為求解載荷步定義；
圖4 載荷步定義
3）如圖5所示為裂紋區域及裂紋位置定義；如圖6為裂紋Interaction定義；
圖5裂紋區域及裂紋位置定義
圖6 裂紋Interaction定義
4）如圖7所示為定義載荷與約束；
圖7 定義載荷與約束
5）如圖8所示求解。
圖8 求解
三、結果與討論
如圖9所示為保持架橫梁末端裂紋的擴展趨勢圖，結果顯示，初試裂紋深度為0.45 mm，垂直于保持架橫梁表面，施加載荷為708 N。
展開 ABAQUS仿真復合材料修復裂紋板
我做的是用CFRP修復含裂紋鋼板的極限強度仿真 通俗的說就是 一塊含有裂紋的鋼板 用粘合劑把復合材料貼上去 最好拉伸鋼板 根據載荷位移曲線 確定修復后裂紋鋼板的極限強度 請問有大佬會做嗎 有償指導一下 聯系電話15730888781 微信xxy15730888781
abaqus 未能定位裂紋尖端
大佬們，如圖xfem中未能定位裂紋尖端怎么解決
ABAQUS對裂紋模擬的探討
但在模擬過程中遇到了大量問題,下述主要討論模擬裂紋開裂時其前處理過程中模型建立的要點及后處理過程中斷裂判據的運用方法,在計算中如果網格變形過大,計算結果將失真或無法收斂,這時就需要進行網格重組。
