裂紋隨機(jī)擴(kuò)展仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2025-11-22
裂紋隨機(jī)擴(kuò)展仿真的視頻教程
FRANC3D與ABAQUS聯(lián)合仿真三維疲勞裂紋擴(kuò)展（三維裂紋擴(kuò)展）初步教學(xué)
本課程講述了FRANC3D與ABAQUS聯(lián)合仿真三維裂紋疲勞擴(kuò)展的操作流程教學(xué)，包括免費申請F(tuán)RANC3D試用
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鋼軌表面裂紋的展分析，車輪疲勞裂紋擴(kuò)展，ABAQUS-FRANC3D聯(lián)合仿真
本視頻分為4小節(jié)，利用ABAQUS-FRANC3D聯(lián)合仿真的方法，講述了鋼軌三維表面疲勞裂紋的擴(kuò)展流程，加載方式為車輪滾過鋼軌裂紋位置，選用經(jīng)典的裂紋擴(kuò)展公式Paris公式，最大應(yīng)變能釋放率準(zhǔn)則，調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)使裂紋能按需求擴(kuò)展，得到裂紋擴(kuò)展壽命曲線，進(jìn)行損傷容限設(shè)計及剩余壽命評估。參數(shù)選取可參考相關(guān)文獻(xiàn)。視頻附件有本視頻操作的源文件。車輪表面疲勞裂紋擴(kuò)展方法類似。
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擴(kuò)展有限元（XFEM）二維裂紋能量釋放率、三維裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子、裂紋疲勞擴(kuò)展計算
基于ABAQUS，采用擴(kuò)展有限元方法，計算二維裂紋能量釋放率、三維裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子，以及裂紋疲勞擴(kuò)展速率等力學(xué)行為
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裂紋隨機(jī)擴(kuò)展仿真的實例教程
第二部分、基于XFEM_paris模型的裂紋擴(kuò)展仿真分析
相比于靜態(tài)裂紋參數(shù)計算問題，裂紋擴(kuò)展仿真在學(xué)術(shù)和工程領(lǐng)域更為人們所關(guān)注，常用的方法有網(wǎng)格重劃分技術(shù)、邊界元法、無網(wǎng)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(xiàn)了實體與裂紋相互獨立，在裂紋擴(kuò)展的過程中不需要更新網(wǎng)格，提高了計算效率。ABAQUS中集成的XFEM裂紋擴(kuò)展仿真可以根據(jù)使用的模型分為三類：基于損傷力學(xué)內(nèi)聚力模型（cohesive）的牽引分離定律、基于LEFM的虛擬裂紋閉合技術(shù)（VCCT）和基于Paris公式的疲勞裂紋擴(kuò)展理論。第一種方法可以不用預(yù)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(yù)制裂紋，適用于裂紋的擴(kuò)展壽命分析。下面將對這三種操作流程進(jìn)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(jīng)過很多次的仿真分析，在模型和參數(shù)基本相同的情況下，筆者發(fā)現(xiàn)基于cohesive和基于VCCT模型的裂紋擴(kuò)展分析很難得到收斂，仿真難度較大，這有可能是參數(shù)設(shè)置的問題，部分參數(shù)修改之后還是能夠成功的，但也有可能是本人學(xué)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(xì)的說明，至于其余兩種方法只能夠簡單的說明一下其實現(xiàn)過程中的異同點。再次強(qiáng)調(diào)，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(xué)請別來罵我。
本文還將針對同學(xué)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(fā)生擴(kuò)展、每個cycle裂紋都會擴(kuò)展一次等。
展開 裂紋擴(kuò)展模擬一直是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的一個難題。Ansys機(jī)械提供分離變形和自適應(yīng)重網(wǎng)格
模擬脆性材料裂紋擴(kuò)展的SMART技術(shù)。SMART裂紋擴(kuò)展方法自動評估裂紋尖端的斷裂參數(shù)（應(yīng)力強(qiáng)度因子或j積分），并根據(jù)用戶定義的臨界值進(jìn)行檢查。該算法還計算了滿足裂紋擴(kuò)展準(zhǔn)則時的裂紋擴(kuò)展角。隨著裂紋的擴(kuò)展，裂紋尖端周圍的網(wǎng)格自適應(yīng)細(xì)化。
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一、仿真背景
爆轟產(chǎn)物膨脹破巖。炸藥爆炸會產(chǎn)生極大壓力，爆轟氣體膨脹破巖，同時對藥包周圍巖體施加非常大的載荷，以炸藥為中心周圍巖體產(chǎn)生徑向移動，因自由面的存在，附近巖體產(chǎn)生不一樣的位移量，藥包與自由面距離最近，附近巖體移動速度快持續(xù)時間長，產(chǎn)生較大位移，巖體距離藥包越遠(yuǎn)則位移量越小。各巖體間巖體位移不一致，相互間會產(chǎn)生作用力，作用力為切向應(yīng)力，在破壞巖體的某一范圍內(nèi)，切向應(yīng)力將大大超過巖體自身的動抗壓強(qiáng)度，由然在球形藥包附近的巖體會產(chǎn)生許許多多徑向裂隙。徑向裂隙產(chǎn)生后，爆生氣體進(jìn)一步泄放，裂隙繼續(xù)延伸擴(kuò)展，巖體加劇破碎。根據(jù)自由面距離和炸藥量等，巖體被破壞,可能被拋出形成爆破漏斗，或向自由面微微隆起。
二、仿真工具
本文采用Oasys、HyperWorks 前后處理器和LS-DYNA V971 求解器。
三、模型簡介
本例為2維爆破仿真模型，淺孔自由面垂直向上，應(yīng)力波首先傳播至表面，淺孔爆破會創(chuàng)造出新的自由面；深孔為孔底起爆，爆生氣體貫穿底部，深孔處開始破碎，爆炸應(yīng)力波傳播至分界處產(chǎn)生反射；部分爆炸應(yīng)力波繼續(xù)向上傳播，因淺孔處產(chǎn)生新的自由面，部分爆炸應(yīng)力波沿淺孔方向向上傳播
四、仿真動畫（手機(jī)APP用戶要點擊圖片才能看到動畫哦）
想學(xué)習(xí)更多的知識，請聯(lián)系我們！
展開 <p><strong>基于python二次開發(fā)的圍線積分（contour integral）+網(wǎng)格重劃分（remeshing）+結(jié)果映射（map solution）聯(lián)合使用的裂紋隨機(jī)擴(kuò)展</strong></p><p><br></p><p>前面帖子已經(jīng)詳細(xì)介紹了如何使用圍線積分（contour integral）+網(wǎng)格重劃分（remeshing）來模擬裂紋的任意路徑擴(kuò)展，并提取裂紋擴(kuò)展路徑上的應(yīng)力強(qiáng)度因子。
展開 研究結(jié)構(gòu)裂紋擴(kuò)展和疲勞壽命已經(jīng)有了一段時間，深深的感覺到國內(nèi)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(xiàn)有的先進(jìn)的思想和方法都是國外研究者先提出和應(yīng)用的。其中，擴(kuò)展有限元方法（XFEM）以其獨特的優(yōu)勢得到了研究者們的青睞，然而國內(nèi)的相關(guān)資料特別是軟件操作方面比較少，而且各執(zhí)其詞，這會使得許多初學(xué)者產(chǎn)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(zhǔn)確掌握了合適的方法才能更好的進(jìn)行后續(xù)的研究工作。在學(xué)習(xí)了網(wǎng)上相關(guān)研究者的視頻資料、ABAQUS16.4用戶手冊和達(dá)索官方的培訓(xùn)資料之后，筆者對這部分軟件操作過程進(jìn)行總結(jié)并給出了自己的一些理解，很多小的細(xì)節(jié)往往會導(dǎo)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(nèi)容的同學(xué)們有所幫助。
第一部分、基于XFEM的靜態(tài)裂紋參數(shù)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(qiáng)不連續(xù)問題上的仿真方面，其前處理建模和求解部分更加優(yōu)秀，但是后處理部分比較困難，有些參數(shù)沒辦法通過軟件直接輸出，需要進(jìn)行二次開發(fā)，后處理部分目前我做的還不是很好將在優(yōu)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(xì)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(tài)裂紋參數(shù)，靜態(tài)裂紋必須三維，靜態(tài)裂紋必須三維，靜態(tài)裂紋必須三維，重要的事說三遍。
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裂紋隨機(jī)擴(kuò)展仿真的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
裂紋隨機(jī)擴(kuò)展仿真的最新內(nèi)容
設(shè)置了一個傳熱模型，10*10的MicroLED被PI 包裹，整個貼在皮膚上，看皮膚的溫度情況。明明給四個LED設(shè)置了熱源，Q0=5.142857e9 W/m3, 但計算出來的結(jié)果看起來LED是隨機(jī)變熱變冷。為什么會這樣呢
<p>基于EFG方法的剛性彈丸沖擊水泥墻裂紋擴(kuò)展仿真，供研究參考。</p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img
裂紋擴(kuò)展模擬一直是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的一個難題。Ansys機(jī)械提供分離變形和自適應(yīng)重網(wǎng)格
模擬脆性材料裂紋擴(kuò)展的SMART技術(shù)。SMART裂紋擴(kuò)展方法自動評估裂紋尖端的斷裂參數(shù)（應(yīng)力強(qiáng)度因子或j積分），并根據(jù)用戶定義的臨界值進(jìn)行檢查。該算法還計算了滿足裂紋擴(kuò)展準(zhǔn)則時的裂紋擴(kuò)展角。隨著裂紋的擴(kuò)展，裂紋尖端周圍的網(wǎng)格自適應(yīng)細(xì)化。
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*本文投稿自通信行業(yè)用戶朱在生
背景
電子產(chǎn)品在出廠前，需要經(jīng)過嚴(yán)格的測試，保證能在各種工況下的機(jī)械和電性能可靠性。測試只能在實物打樣出來以后進(jìn)行，如果不通過，將會導(dǎo)致設(shè)計的返工，如果設(shè)計階段能快速進(jìn)行 CAE 仿真評估產(chǎn)品在各種工況下的性能，將能極大的提高后期測試一次通過率，縮短開發(fā)周期和降低開發(fā)成本。傳統(tǒng)的有限元仿真，對于復(fù)雜仿真，分析周期長，經(jīng)常不能適應(yīng)快速迭代設(shè)計需求。本文采用 SimSolid
<p>10月21日，Ansys官方『Ansys Mechanical SMART 裂紋擴(kuò)展技術(shù)介紹與應(yīng)用』研討會為您展開講解相關(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，感興趣的下滑預(yù)約學(xué)習(xí)??</p><p><br></p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center
<p class="ql-align-right">*本文投稿自通信行業(yè)用戶朱在生</p><p><br></p><p><strong>背景</strong></p><p><br></p><p>電子產(chǎn)品在出廠前，需要經(jīng)過嚴(yán)格的測試，保證能在各種工況下的機(jī)械和電性能可靠性。測試只能在實物打樣出來以后進(jìn)行，如果不通過，將會導(dǎo)致設(shè)計的返工，如果設(shè)計階段能快速進(jìn)行 CAE 仿真評估產(chǎn)品在各種工況下的性能，將能極大的提高后期測試一次通過率
話不多說，直接上效果圖
分別做了齊發(fā)起爆，逐排起爆，逐孔起爆。下面放個動圖
<p> 采用Cohesive在脆性材料內(nèi)預(yù)制裂紋，模擬在上下板的擠壓作用下，脆性圓盤發(fā)生形變，隨后伴隨裂紋生成和擴(kuò)展，最終發(fā)生崩碎。</p><p>第一步：構(gòu)建脆性圓盤和上下壓板的幾何模型，采用二維模型進(jìn)行仿真。</p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/msimage
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疲勞裂紋擴(kuò)展和疲勞壽命的影響。
ANSYS Mechanical（工作臺）利用 ANSYS 中的一項新功能即智能裂紋擴(kuò)展技術(shù)
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，三維 (3D) 裂紋擴(kuò)展。大多數(shù) DADTA 僅假設(shè) I 型載荷；因此，工程判斷用于估計理想模型中存在的誤差量
