裂紋建模
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-05
裂紋建模的視頻教程
abaqus裂紋擴展與斷裂專題
數(shù)值模擬與實驗結(jié)果的對應關(guān)系 數(shù)值裂紋擴展與實驗現(xiàn)象的對比思路 如何從仿真角度解釋裂紋演化過程 二、建模部分（課程重點，核心內(nèi)容） 預制裂紋建模與裂紋擴展過程分析 裂紋幾何建模與 Seam 的正確使用 裂尖區(qū)域網(wǎng)格劃分與奇異單元設(shè)置 裂紋擴展過程的可視化與結(jié)果分析 基于 XFEM 的裂紋起裂與擴展模擬 XFEM 裂紋定義與富集區(qū)域設(shè)置 損傷起始與損傷演化參數(shù)的設(shè)置方法
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ABAQUS-四點彎曲梁裂紋擴展-2D建模（720P超清）
四點彎曲是指將樣品放在有一定距離的兩個受力點（四點彎曲夾具的下半部分）上，在受力點的上方有兩個點（四點彎曲夾具上半部分）向樣品施加壓力，上下一共有四個點分別是施力點和受力點，該過程被稱為四點彎曲實驗。
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【精品課程】ANSA For PAMCRASH從入門到精通(完結(jié))
1.懸臂梁下的顯式分析 2.懸臂梁下的隱式分析 3.圓孔平板彈塑性材料顯式分析 4.圓孔平板平面對稱模型隱式分析 5.防撞梁焊點擠壓模擬 進階篇： 1.卡車模型的整車碰撞模型及結(jié)果查看 2.復合材料的圓盤沖擊分析 3.裂紋擴展建模分析
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裂紋建模的實例教程
1、常見的裂紋模型
目前工程中，常見的裂紋類型包括平面裂紋，三維貫穿裂紋，三維表面裂紋和三維埋藏裂紋等形式，其中ANSYS除了三維埋藏裂紋外，其他裂紋模型都可以在軟件中直接建立，三維埋藏裂紋模型，需要借助APDL語言編程，才可以建立。
2、平面裂紋的建模方法
對于斷裂力學建模，ANSYS是基于實體模型建模，即裂紋面必須共面，否則無法進行后期的斷裂力學求解。
對于平面裂紋，目前最有效的方法就是共關(guān)鍵點法
（1）邊裂紋模型
K,1,0,0,0
K,2 ,L2,0.0
K,3,L1,0,0
K,4,L1,H,,
K,5,L2,H,,
K,6,L2,A,,
K,7,0,H,,
K,8,L2,0,0,
2）平面內(nèi)裂紋
3、三維貫穿裂紋的建模方法
對于表面橢圓裂紋，可以在ANSYS Workbench平臺中完成建模
條件：
需要一個輔助面；
建立一個局部坐標系，其中：x指向為裂紋擴展方向，Y為裂紋的法向。
來源：CAE技術(shù)聯(lián)盟
展開 1基本理論
在進行疲勞裂紋擴展計算時，兩款軟件的基本理論相同，均是基于Paris公式。不同的是，Abaqus僅提供了能量釋放率形式的Paris公式，即
而Marc還提供了應力強度因子形式的paris公式。兩種公式形式下的參數(shù)C和m有所不同。
Abaqus通過下式判斷疲勞裂紋何時開始擴展
而Marc則通過在分析工況中選中相應的初始裂紋，通過設(shè)置多個分析工況，控制裂紋開始擴展的時間。
2軟件分析過程
ABAQUS
Abaqus進行疲勞裂紋擴展分析時，分析步需選擇Direct cyclic。另需編輯關(guān)鍵字，輸入?yún)?shù)C、m等。
初始裂紋建模與其它類型的裂紋相似，通過擴展有限元方式建立初始裂紋及實現(xiàn)裂紋的擴展，因此初始裂紋需剛好穿過整數(shù)個單元，才能實現(xiàn)初始裂紋的準確建模。Abaqus中，每次疲勞裂紋擴展的距離為一個單元，然后軟件會以單元的長度和得到的能量釋放率，通過Paris公式計算出對應的疲勞周次，直接跳轉(zhuǎn)到相應的循環(huán)次數(shù)，進行后續(xù)的計算。
Abaqus軟件的疲勞裂紋擴展分析暫不支持非線性，僅可定義裂紋面之間的接觸。
Marc
Marc軟件進行疲勞裂紋擴展分析時，與常規(guī)分析裂紋沒有太大差別，無需定義特殊的分析類型。初始裂紋建模和裂紋的擴展則是通過網(wǎng)格重劃分實現(xiàn)。
Marc軟件中，每次疲勞裂紋擴展的距離有兩種控制方式。方式1：直接由Paris公式計算出擴展的距離，逐一計算各疲勞周次。
展開 在COMSOL中可采用CAD模型導入的方式實現(xiàn)隨機裂紋或是纖維材料的建模。首先需要在CAD內(nèi)生成所需的三維纖維模型，這里用到了CAD_隨機纖維3D插件。模型建立如下圖所示。注意這里的纖維采用的是線，而非實體。
將長方體基體導出為.sat文件，同時將刪除基體后的線狀纖維另存為.dwg文件。
打開COMSOL軟件，在幾何菜單下選擇導入三維CAD文件，選擇剛剛保存的.dwg文件，并將要導入的對象更改為曲線和點，可選擇合并曲線對象。構(gòu)建對象，這樣三維的線就導入到COMSOL軟件內(nèi)了。
下一步我們將長方體的基體材料也導入到COMSOL內(nèi)，其實這一步也可以在COMSOL中直接建模完成。還是選擇導入，選擇剛剛保存的.sat文件，在這里要導入的對象需要選擇實體。
到這一步纖維跟基體就全部導入到COMSOL內(nèi)了。
如果想再COMSOL內(nèi)模擬線性的裂縫，需要將基體進行分割操作，選擇布爾操作和分割-差集。要添加的對象選擇基體，要減去的對象選擇纖維。
構(gòu)建對象后，基體材料就被纖維分割完成，形成了基體內(nèi)的線狀裂縫。
后面進行網(wǎng)格剖分分析等，可根據(jù)自己的要求進行。
最后看一下GIF效果圖：
在建模過程中所采用的AutoCAD插件可以在這里下載得到：
CAD_隨機纖維3D插件
如需2D版本可通過下面鏈接下載：
CAD隨機纖維2D插件
展開 但是對于有裂紋的，高強度的構(gòu)件，使用應力來度量其強度就是錯誤的，此時需要使用新的準則來考察其強度問題。
《斷裂力學》提供了對于這種問題的強度計算方法，并給出了諸如能量釋放率，應力強度因子，J積分等概念來度量含有裂紋構(gòu)件的強度，以考察一個帶有裂紋的構(gòu)件，在某種外力作用下，它的裂紋是否會進一步擴展；或者如果想要它的裂紋不進一步擴展的話，其裂紋的長度應該是多少，等等。
本篇給出一個最經(jīng)典的例子，就是一塊平板上有一個裂紋，在平板上施加拉力，考慮在該力作用下平板強度的問題。
【問題描述】
一長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，要求該裂紋的應力強度因子。
其中材料參數(shù)，圖中個尺寸的大小以及分布力系的大小如下表。
【問題分析】
1. 該例子來源于ANSYS 15.0 APDL幫助中的一個例子VM256CINT Command>，幫助中對該例子依次使用PLANE183，SOLID185，SOLID186進行建模，并考察應力強度因子。本文只使用了其中的PLANE183建模部分，并對其中命令的順序進行了部分整理，并刪除了部分筆者以為不必要的程序。
2. 對于2-D裂紋，使用ANSYS所推薦的PLANE183單元。
3. 因為是一個對稱問題，只取四分之一建模，并把裂紋尖端點作為坐標原點。
4. 幾何建模時對于裂紋用直線表示，而由于裂紋尖端存在著很高的應力梯度，需要對此處仔細劃分網(wǎng)格。這里用KSCON指明裂紋尖端，并說明如何在其周圍劃分網(wǎng)格。
5. 設(shè)置對稱邊界條件，并用CINT定義計算裂紋的相關(guān)參數(shù)。
6. 后處理中提取出應力強度因子。
7. 本文使用命令流的方式進行求解。
【求解過程】
1.
展開 但是對于有裂紋的，高強度的構(gòu)件，使用應力來度量其強度就是錯誤的，此時需要使用新的準則來考察其強度問題。
《斷裂力學》提供了對于這種問題的強度計算方法，并給出了諸如能量釋放率，應力強度因子，J積分等概念來度量含有裂紋構(gòu)件的強度，以考察一個帶有裂紋的構(gòu)件，在某種外力作用下，它的裂紋是否會進一步擴展；或者如果想要它的裂紋不進一步擴展的話，其裂紋的長度應該是多少，等等。
本篇給出一個最經(jīng)典的例子，就是一塊平板上有一個裂紋，在平板上施加拉力，考慮在該力作用下平板強度的問題。
【問題描述】
一長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，要求該裂紋的應力強度因子。
其中材料參數(shù)，圖中個尺寸的大小以及分布力系的大小如下表。
【問題分析】
1. 該例子來源于ANSYS 15.0 APDL幫助中的一個例子VM256CINT Command>，幫助中對該例子依次使用PLANE183，SOLID185，SOLID186進行建模，并考察應力強度因子。本文只使用了其中的PLANE183建模部分，并對其中命令的順序進行了部分整理，并刪除了部分筆者以為不必要的程序。
2. 對于2-D裂紋，使用ANSYS所推薦的PLANE183單元。
3. 因為是一個對稱問題，只取四分之一建模，并把裂紋尖端點作為坐標原點。
4. 幾何建模時對于裂紋用直線表示，而由于裂紋尖端存在著很高的應力梯度，需要對此處仔細劃分網(wǎng)格。這里用KSCON指明裂紋尖端，并說明如何在其周圍劃分網(wǎng)格。
5. 設(shè)置對稱邊界條件，并用CINT定義計算裂紋的相關(guān)參數(shù)。
6. 后處理中提取出應力強度因子。
7. 本文使用命令流的方式進行求解。
【求解過程】
1.
展開 
裂紋建模的相關(guān)專題、標簽、搜索
裂紋建模的最新內(nèi)容
微米量級）
有效塑性應變梯度計算為：
作者通過umat實現(xiàn)該本構(gòu)理論，并使用了CPE8R單元用于計算應變梯度，分析了裂紋尖端應力場在小應變和有限應變下的應力場情況，并于經(jīng)典的塑性模型進行了比較，有限元模型和數(shù)值結(jié)果如下圖所示：
此外作者進行了廣泛的參數(shù)研究將材料特性、約束和施加的載荷與裂紋尖端前方的距離聯(lián)系起來，其中應變梯度顯著影響應力分布，從而確定裂紋尖端損傷建模中應包括塑性尺寸效應的條件
擴展有限元法
FEM通過在具有特殊位移函數(shù)的單元中添加自由度將裂紋建模為強化特征
在葉片裂紋擴展理論和數(shù)值分析方面,當前研究多局限
于表面裂紋和穿透裂紋,但是實際中的葉片多以三維裂紋形式存在,對于其裂紋前緣形貌、裂紋擴展路徑、裂紋擴展壽命的建模、數(shù)值模擬、理論分析都十分復雜。針對以上問題,本文基于ABAQUS 聯(lián)合Franc3D 對壓氣機葉片進行裂紋擴展模擬仿真研究,分析初始裂紋位置、初始裂紋前緣形狀、初始裂紋方向等裂紋參數(shù)對葉片裂紋擴展的影響。
CAD隨機纖維2D插件用于在AutoCAD內(nèi)生成隨機直線，可用于導入comsol、Abaqus、ANSYS、Fluent等軟件內(nèi)進行纖維模型、線性梁單元、隨機裂縫、裂紋等方面的建模。
插件可控制生成的隨機線分布區(qū)域、線條數(shù)目、線條長度范圍、線條走向角度等信息。同時可控制線條之間是否會相交以及線條間的最小間距信息，以滿足有限元網(wǎng)格劃分的要求。
在COMSOL中可采用CAD模型導入的方式實現(xiàn)隨機裂紋或是纖維材料的建模。首先需要在CAD內(nèi)生成所需的三維纖維模型，這里用到了CAD_隨機纖維3D插件。模型建立如下圖所示。注意這里的纖維采用的是線，而非實體。
將長方體基體導出為.sat文件，同時將刪除基體后的線狀纖維另存為.dwg文件。
打開COMSOL軟件，在幾何菜單下選擇導入三維CAD文件，選擇剛剛保存的.dwg文件，并將要導入的對象更改為曲線和點
初始裂紋建模和裂紋的擴展則是通過網(wǎng)格重劃分實現(xiàn)。
Marc軟件中，每次疲勞裂紋擴展的距離有兩種控制方式。方式1：直接由Paris公式計算出擴展的距離，逐一計算各疲勞周次。
輸入名稱作為“裂紋”，“建模空間”為2D平面，“類型”為“可變形”，“基本特征”為“導線”，“近似大小”為5。單擊“繼續(xù)”。
2.從（-2,0）到（-1.5,0）畫一條線。單擊完成。
3.展開部件，然后雙擊實例。選擇裂紋。通過單擊確定接受默認設(shè)置。
4.雙擊交互。單擊取消。從頂部菜單中單擊特殊，然后單擊裂紋，然后單擊創(chuàng)建。名稱為EdgeCrack，類型為XFEM。單擊繼續(xù)。
一旦裂紋開始，該分析可能無法收斂，但是這是可以在Abaqus中使用XFEM建模裂紋開始的概念證明
1.建立一個無裂紋的帶孔二維平板模型
2.定義材料屬性，損傷準則及損傷演化
3.裝配，生成分析步，控制輸出，場變量里輸出PHILSM,STATUSXFEM
4.定義XFEM 區(qū)域，這個時候不選裂紋所在位置。裂紋的萌生位置由計算結(jié)果決定。
輸入名稱作為“裂紋”，“建模空間”為“ 3D平面”，“類型”為“可變形”，“基礎(chǔ)特征”為“外殼”，“類型”為“平面”，“近似大小”為5。單擊“繼續(xù)”。
2.繪制一個圓，中心為（0,0），半徑為5。單擊“完成”。
3.展開部件，然后雙擊實例。選擇裂紋。通過單擊確定接受默認設(shè)置。
4.在視口左側(cè)的菜單下，單擊翻譯實例。選擇裂紋。單擊完成。初始向量為（0,0,0），第二向量為（0,0,2）。單擊確定。
輸入名稱作為“裂紋”，“建模空間”為3D平面，“類型”為“可變形”，“基礎(chǔ)特征”為“殼體”，“類型”為“擠出”，“近似大小”為5。單擊“繼續(xù)”。
2.從（-2,0）到（-1,0）畫一條線。單擊完成。輸入4作為深度。單擊確定。
3.展開部件，然后雙擊實例。選擇裂紋。通過單擊確定接受默認設(shè)置。
4.雙擊交互。單擊取消。從頂部菜單中單擊特殊，然后單擊裂紋，然后單擊創(chuàng)建。
