斷裂準(zhǔn)則
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-12-13
斷裂準(zhǔn)則的視頻教程
Abaqus三點(diǎn)彎曲直到斷裂（里面的斷裂準(zhǔn)則可以用于做單向拉伸直到斷裂的模擬）
三點(diǎn)彎曲到斷裂附帶CAE文件。 如果你的版本比較低，可以加我Q1806998297，我可以發(fā)inp文件給您。 里面的斷裂準(zhǔn)則可以用于做單向拉伸直到斷裂的模擬。 為中華崛起而苦讀
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Abaqus后處理二次開發(fā)-場(chǎng)輸出讀取與創(chuàng)建
前置知識(shí) 小球跌落模型 韌性斷裂準(zhǔn)則 效果預(yù)覽 后處理二次開發(fā) odb打開 場(chǎng)輸出讀取 場(chǎng)輸出運(yùn)算 創(chuàng)建新的場(chǎng)輸出并賦值 視頻作者為上海交通大學(xué)材料加工博士，9年有限元仿真經(jīng)驗(yàn)。
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基于SPH方法的直角切削過程-2D
由于SPH 方法的固有特性，無需設(shè)置工件材料的斷裂準(zhǔn)則。相比于3D SPH 仿真方法，大大減少了仿真時(shí)間。 希望該視頻對(duì)于想采用SPH方法模擬切削過程的朋友能有所幫助和啟發(fā)。 教程中采用的前后處理軟件為L(zhǎng)S-prepost, 求解器為L(zhǎng)S-Dyna。如有看不明白的地方，歡迎留言。
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斷裂準(zhǔn)則的實(shí)例教程
圖 13 是采用 MJC-cutoff 斷裂準(zhǔn)則預(yù)測(cè)的靶板失效模式，可以發(fā) 現(xiàn)，靶板無裂紋產(chǎn)生并且剪切沖塞完整，從而驗(yàn)證 了此改進(jìn)方法的有效性。
圖 14 給出了兩種斷裂準(zhǔn)則預(yù)測(cè)的靶板在半球 形頭彈體沖擊下的裂紋擴(kuò)展路徑，WMJC 斷裂準(zhǔn)則 預(yù)測(cè)的裂紋路徑是傾斜的，而 MJC 斷裂準(zhǔn)則預(yù)測(cè)的 裂紋路徑卻是豎直的，圖中 SDV5 代表單元損傷程 度 D(SDV5=0 表示單元未發(fā)生損傷，SDV5=1 表示 單元完全失效)。選取失效單元裂紋路徑上的頂部、中部和底部失效單元進(jìn)行應(yīng)力狀態(tài)分析，提取各單 元的應(yīng)力特征參數(shù)-時(shí)間歷程曲線，如圖 15 所示。 對(duì)比三個(gè)位置失效單元的時(shí)間可以發(fā)現(xiàn)，裂紋首先 從靶板背部開始，隨后擴(kuò)展到靶板中部，直至到靶 板正面結(jié)束；并且，MJC 斷裂準(zhǔn)則預(yù)測(cè)出各位置失 效單元的斷裂時(shí)刻明顯要晚于 WMJC 準(zhǔn)則預(yù)測(cè)的， 這也說明 MJC 斷裂準(zhǔn)則預(yù)測(cè)的材料斷裂應(yīng)變更高。 對(duì)于靶板底部的失效單元來說，兩種斷裂準(zhǔn)則 預(yù)測(cè)出的η D 和θ D 都分別在 0.6 和?0.4 附近，說明靶 板背部斷裂主要由雙軸拉伸應(yīng)力造成，但 MJC 準(zhǔn)則 預(yù)測(cè)的靶板背部開裂直徑明顯更大。而兩者預(yù)測(cè)的 中部失效單元的應(yīng)力狀態(tài)有很大區(qū)別，即 MJC 斷裂 準(zhǔn)則預(yù)測(cè)的單元失效主要是由三軸拉伸應(yīng)力狀態(tài) (η D >2/3)引起，而 WMJC 斷裂準(zhǔn)則預(yù)測(cè)的單元失效 是由純剪切應(yīng)力導(dǎo)致(η D ≈0, θ D ≈0)。對(duì)于頂部失效 單元，WMJC 斷裂準(zhǔn)則預(yù)測(cè)的單元發(fā)生剪切斷裂， 而 MJC 斷裂準(zhǔn)則預(yù)測(cè)的單元失效是由平面應(yīng)變拉 伸應(yīng)力造成(η D ≈0.47, θ D ≈0)。兩種斷裂準(zhǔn)則預(yù)測(cè)靶 板斷裂機(jī)理的差異，主要由以下方面引起。
展開 Elbestawi和El-Wardanylsl應(yīng)用斷裂力學(xué)理論對(duì)高速切削中工件材料裂紋萌生和擴(kuò)展方向進(jìn)行了預(yù)測(cè)，指出當(dāng)工件材料自由表面的能量達(dá)到某一臨界值時(shí)，裂紋開始產(chǎn)生，并沿著應(yīng)變能密度最小的方向不斷擴(kuò)展，進(jìn)而造成材料的斷裂。
目前用來進(jìn)行高速切削有限元模擬的斷裂準(zhǔn)則有Rice&Tracy準(zhǔn)則、Brozz準(zhǔn)則、Cockroft&Latham準(zhǔn)則、MeClintock準(zhǔn)則和Freudenthal準(zhǔn)則。大量研究者采用Cockroft&Latham準(zhǔn)則，該準(zhǔn)則是從能量角度建立的，通過高溫拉伸試驗(yàn)計(jì)算出斷裂塑性能，并同金屬材料變形斷裂所需的能量建立映射關(guān)系，將其作為判斷金屬材料延性斷裂的臨界能量值。
考慮到高速切削的特點(diǎn)，塑性應(yīng)變對(duì)工件材料失效斷裂起重要影響，ABAQUS/Explicit里定義材料屬性時(shí)可在材料編輯(Edit Material)選用Johnson-Cook斷裂應(yīng)變模型，該模型(見公式 (3.7)、(3.8))提供了材料到達(dá)失效點(diǎn)時(shí)等效塑性應(yīng)變的計(jì)算方法。
本研究選用了Johnson-Cook強(qiáng)度模型為材料的本構(gòu)模型，選用了Johnson-Cook剪切失效準(zhǔn)則為刀屑分離準(zhǔn)則，同樣采用了Johnson-Cook斷裂應(yīng)變模型為材料的斷裂模型。
ABAQUS Explicit里的 adaptive mesh采用了ALE技術(shù)。剪切失效準(zhǔn)則和Johnson-Cook斷裂應(yīng)變模型一起應(yīng)用就能動(dòng)態(tài)的判斷材料的失效并達(dá)到工件與切屑的分離。
展開 采用表格法，使得Lode角相關(guān)斷裂準(zhǔn)則在abaqus中的應(yīng)用。
拉伸設(shè)計(jì)到斷裂，因此在材料參數(shù)中要定義材料的斷裂屬性，即為材料設(shè)置好斷裂準(zhǔn)則。下邊一一向大家介紹這個(gè)小模型是如何建立的。
（1）part建立
畫出如上第一張圖所示的草圖，采用sweep旋轉(zhuǎn)功能，旋轉(zhuǎn)出如上所示的典型拉伸試樣part。
（2）材料參數(shù)及斷裂準(zhǔn)則
如下圖所示，在這個(gè)模型中需要確立一下三種材料參數(shù)：彈性參數(shù)、塑性參數(shù)以及斷裂準(zhǔn)則。此處彈性參數(shù)需要給出彈性模量以及泊松比，塑性參數(shù)需要給出真實(shí)塑性應(yīng)力與真實(shí)塑性應(yīng)變之間的關(guān)系，這些數(shù)據(jù)可以由工程應(yīng)力應(yīng)變曲線推導(dǎo)出來。
Abaqus中提供了多種斷裂準(zhǔn)則，對(duì)于這個(gè)例子，我選用ductiledamage作為斷裂準(zhǔn)則，這個(gè)斷裂準(zhǔn)則適用于塑性材料的斷裂行為。最關(guān)鍵的參數(shù)是下圖所示的臨界斷裂應(yīng)變值，此處使用0.85。
（3）分析步的建立
因?yàn)檫@個(gè)例子存在大變形，所以此處選用動(dòng)態(tài)分析步（dynamic），并且使大變形（nlgeom）處于on的狀態(tài)。
（4）場(chǎng)輸出的建立
為了能看到試樣”斷”的樣子，在場(chǎng)輸出中必須這樣設(shè)置一下。要選擇state/field/user/time中的status一項(xiàng)，如下圖所示。只有這一項(xiàng)選中之后，單元在達(dá)到斷裂準(zhǔn)則之后才會(huì)斷裂，否則單元不會(huì)分開，會(huì)無線伸長(zhǎng)。
（5）邊界條件的建立
建立如下圖所示的邊界條件，即在兩個(gè)端面上建立速度邊界條件，使兩個(gè)端面以勻速往外走。（這樣的邊界條件跟實(shí)際試驗(yàn)是一致的）
（6）網(wǎng)格劃分
使用tet，free的網(wǎng)格劃分方法，網(wǎng)格類型選擇3D stress。畫出的網(wǎng)格如下圖所示。
（7）結(jié)果展示
經(jīng)過上邊一系列的設(shè)置，計(jì)算結(jié)果如下圖所示。
展開 強(qiáng)度理論及強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一般性總結(jié)
強(qiáng)度理論表達(dá)了對(duì)材料破壞現(xiàn)象的各種分析假設(shè)。材料的破壞可以分為脆斷破壞和屈服破壞兩種形式，材料在斷裂前沒有明顯的塑性變形稱為脆斷破壞，材料在斷裂前有明顯的塑性變形稱為屈服破壞；但是材料危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)可能是單向、雙向或者三向的，因此材料產(chǎn)生何種形式的破壞，和其應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。
工程設(shè)計(jì)中，對(duì)于靜強(qiáng)度分析來講，我們常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一般有以下幾種：斷裂準(zhǔn)則、屈服準(zhǔn)則、莫爾準(zhǔn)則。
斷裂準(zhǔn)則：無裂紋體的斷裂準(zhǔn)則---最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則；帶裂紋體的斷裂準(zhǔn)則—線性斷裂力學(xué)準(zhǔn)則。
屈服準(zhǔn)則：最大剪應(yīng)力準(zhǔn)則；形狀改變比能準(zhǔn)則。
莫爾準(zhǔn)則：適用于拉壓強(qiáng)度不相等的材料。
1最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則
最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則是指無能材料處于什么應(yīng)力狀態(tài)，只要最大拉應(yīng)力達(dá)到極限值，材料發(fā)生脆性斷裂。該準(zhǔn)則適用于脆性材料的拉、扭，一般材料的三向拉伸等。
失效依據(jù)：
設(shè)計(jì)要求：
2線性斷裂力學(xué)準(zhǔn)則
該準(zhǔn)則適用于韌行材料脆性斷裂。由于裂紋尖端存在應(yīng)力集中，在應(yīng)力集中區(qū)域處于三向拉伸的應(yīng)力狀態(tài)，此時(shí)材料可能發(fā)生脆性斷裂。
設(shè)計(jì)要求：應(yīng)力強(qiáng)度因子低于材料的斷裂韌性(通常由實(shí)驗(yàn)確定)，即
3最大剪應(yīng)力準(zhǔn)則
最大剪應(yīng)力準(zhǔn)則是指無論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài)，只要最大剪應(yīng)力達(dá)到極限值，材料就發(fā)生屈服破壞。該準(zhǔn)則適用于塑性材料屈服破壞以及一般材料三向受壓情況下。
失效依據(jù)：
設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：
4形狀改變比能準(zhǔn)則
最大剪應(yīng)力準(zhǔn)則是指無論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài)，只要形狀改變比能達(dá)到極限值，材料就發(fā)生屈服破壞。準(zhǔn)則適用于塑性材料屈服破壞以及一般材料三向受壓情況下。
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斷裂準(zhǔn)則的最新內(nèi)容
鍵基 PD 理論基礎(chǔ)：嚴(yán)格遵循 BBPD 理論，涵蓋近場(chǎng)半徑（Horizon）確定、微模量計(jì)算及斷裂準(zhǔn)則。
單軸壓縮工況：預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的單軸壓縮邊界條件，模擬材料在受壓狀態(tài)下的損傷演化。
應(yīng)力應(yīng)變曲線計(jì)算：通過反力計(jì)算試樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線。
這為仿真提供了基于物理斷裂機(jī)制的失效準(zhǔn)則輸入。
表3 斷裂韌性與ERODS結(jié)果
（2）面內(nèi)剪切非線性參數(shù)（GMS）的標(biāo)定
對(duì)于復(fù)合材料的剪切行為，MAT_58 模型通過GMS參數(shù)來描述其非線性。通過開展面內(nèi)剪切試驗(yàn)，并獲得試驗(yàn)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。隨后，在仿真中建立相應(yīng)的剪切模型，調(diào)整GMS的數(shù)值，使仿真曲線與試驗(yàn)曲線最大限度重合。
生成數(shù)條裂紋，用插入cohesive單元做二維巖石切削4個(gè)月前
Cohesive單元可預(yù)先嵌入巖石基體網(wǎng)格的薄弱面（如顆粒邊界、層理面）或全域分布，當(dāng)局部應(yīng)力滿足斷裂準(zhǔn)則時(shí)，單元自動(dòng)失效形成裂紋，無需人為預(yù)設(shè)裂紋路徑，有效避免了預(yù)設(shè)裂紋帶來的主觀性誤差。此外，Cohesive單元的剛度退化過程可平滑模擬裂紋擴(kuò)展的能量耗散，解決了傳統(tǒng)有限元模擬中裂紋擴(kuò)展時(shí)的網(wǎng)格畸變與計(jì)算不收斂問題，提升了切削力、裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度等關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算精度。
Abaqus 三維鉆孔仿真案例教學(xué)9個(gè)月前
課程以常見鉆孔工況為研究對(duì)象，系統(tǒng)講解從幾何建模、材料定義、網(wǎng)格劃分到載荷施加及結(jié)果分析的全流程操作，旨在讓學(xué)員掌握：</p><p>? 三維鉆孔模型的合理簡(jiǎn)化與參數(shù)化建模技巧</p><p>? 鉆孔過程中材料本構(gòu)關(guān)系與斷裂準(zhǔn)則的實(shí)際應(yīng)用方式</p><p>? 網(wǎng)格劃分在鉆孔仿真大變形場(chǎng)景中的優(yōu)化手段</p><p>? 鉆孔力、溫度場(chǎng)及孔壁質(zhì)量等關(guān)鍵物理量的提取與分析技巧</p><h2>2、 幾何模型與材料參數(shù)
<span style="background-color: yellow;">*CONCRETE TENSION STIFFENING</span>模塊定義混凝土材料拉伸斷裂軟化行為，可選擇定義<span style="background-color: yellow;">開裂后的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系</span>或根據(jù)<span style="background-color: yellow;">斷裂能量準(zhǔn)則
Johnson-Cook 本構(gòu)模型
Johnson-Cook 本構(gòu)模型和斷裂準(zhǔn)則誕生于上世紀(jì)八十年代，由Johnson和Cook提出，現(xiàn)被廣泛應(yīng)用于沖擊領(lǐng)域。
為標(biāo)定材料MMC斷裂極限準(zhǔn)則中相關(guān)的5個(gè)待定參數(shù)，需要設(shè)計(jì)了一系列不同加載路徑的試驗(yàn)來獲取材料在不同應(yīng)力狀態(tài)下的極限斷裂應(yīng)變。從應(yīng)力三軸度穩(wěn)定性、區(qū)分度以及試驗(yàn)重復(fù)性角度考慮，推薦采用剪切、單軸拉伸、中心孔拉伸、缺口拉伸、等雙拉等5種不同應(yīng)力狀態(tài)的加載實(shí)驗(yàn)，其試樣尺寸如下圖1所示。
此處采用B-K準(zhǔn)則定義斷裂能，其表達(dá)式如下：
其中GS = Gs+Gt，GT = Gn + GS，且η為cohesive特性參數(shù)，設(shè)置時(shí)僅需指定參數(shù)GCn、GCs與η。
損傷因子d的軟化行為包括線性軟化和指數(shù)軟化，兩類軟化方式見圖3。
斷裂準(zhǔn)則采用在原始 JC 斷裂準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上，修 改了溫度項(xiàng)的 MJC 斷裂準(zhǔn)則[13]，以及在 Lode 角相 關(guān)的 WM(Wen Mahmoud)斷裂準(zhǔn)則[18]基礎(chǔ)上，耦合 JC 斷裂準(zhǔn)則應(yīng)變率和溫度項(xiàng)的 WMJC 斷裂準(zhǔn)則。
上述選擇提供了方便地模擬密封，擠壓，鉸連接等工程實(shí)際結(jié)構(gòu)的手段；
4)Abaqus的疲勞和斷裂分析功能，概括了多種斷裂失效準(zhǔn)則，對(duì)分析斷裂力學(xué)和裂紋擴(kuò)展問題非常有效。
