裂紋
關注創建者：tango_6404 創建時間：2016-12-13
裂紋的視頻教程
ABAQUS疲勞分析專題-汽車懸置架疲勞分析-預制裂紋循環載荷下的疲勞裂紋擴展-腐蝕鋼絲疲勞壽命計算等
預制裂紋循環載荷下的疲勞裂紋擴展 本模塊將重點介紹如何在ABAQUS中模擬預制裂紋的疲勞擴展。通過循環載荷作用下的裂紋擴展分析，我們將探討裂紋增長過程中的關鍵參數，包括裂紋尖端的應力強度因子、裂紋生長速率及其與材料疲勞性能的關系。學員將掌握如何在ABAQUS中建立合適的裂紋模型，并通過后處理模塊分析裂紋擴展路徑和裂紋壽命，評估其對整體結構安全性的影響。
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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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裂紋的實例教程
第一，注意淬火裂紋和磨削裂紋形態的不同。對于淬火時未發現而在磨削后才發現的裂紋，要區別是淬火裂紋還是磨削裂紋。在裂紋未附著污染物時比較容易，此時注意裂紋的形態，特別是裂紋發展的方向，磨削裂紋是垂直于磨削方向的，呈平行線形態，或呈龜甲狀裂紋。磨削裂紋的深度根淺，而淬火裂紋一般都比較深 比較大，與磨削方同無關，多呈直線刀割狀開裂。
第二，注意裂紋發生的部位。尖銳的凹凸轉角處、孔的邊緣處、刻印處、打鋼印處及機械加工造成的表面缺陷等部位，在這些部位發生的裂紋多屬淬火裂紋。
第三，通過觀察零件的裂斷面來區分是淬火裂紋還是淬火前的鍛造裂紋或其他情況造成的裂紋。若裂紋斷面呈白色或暗白色或淺紅色(水淬時造成的水銹)，均可斷定為淬火裂紋，若裂紋斷面呈深褐色，甚至有氧皮出現，那就不是淬火裂紋，系淬火前就存在的裂紋，是零件經過鍛造或壓延時形成的裂紋，這些裂紋都會因淬火而被擴大。因淬火裂紋基本上是在MS點以下時形成的，其斷面是不會被氧化的。
第四，在顯微組織中，淬火裂紋是沿晶界斷裂，若不是沿晶界斷裂，而是沿晶內斷裂，則屬于疲勞裂紋。
第五，如果裂紋周圍有脫碳層存在，那就不是淬火裂紋，而是淬火前就存在的裂紋，因為淬火裂紋是淬火冷卻時產生的，絕不會發生脫碳現象。
展開 焊接裂紋就其本質來分，可分為熱裂紋、再熱裂紋、冷裂紋、層狀撕裂等。下面就各種裂紋的成因、特點和防治辦法進行具體的闡述。
01
熱裂紋
在焊接時高溫下產生的，故稱熱裂紋，它的特征是沿原奧氏體晶界開裂。根據所焊金屬的材料不同（低合金高強鋼、不銹鋼、鑄鐵、鋁合金和某些特種金屬等），產生熱裂紋的形態、溫度區間和主要原因也各不相同。目前，把熱裂紋分為結晶裂紋、液化裂紋和多邊裂紋等三大類。
（1）結晶裂紋
主要產生在含雜質較多的碳鋼、低合金鋼焊縫中（含S，P，C，Si騙高）和單相奧氏體鋼、鎳基合金以及某些鋁合金焊逢中。這種裂紋是在焊逢結晶過程中，在固相線附近，由于凝固金屬的收縮，殘余液體金屬不足，不能及時添充，在應力作用下發生沿晶開裂。
防治措施為：在冶金因素方面，適當調整焊逢金屬成分，縮短脆性溫度區的范圍控制焊逢中硫、磷、碳等有害雜質的含量；細化焊逢金屬一次晶粒，即適當加入Mo、V、Ti、Nb等元素；在工藝方面，可以通過焊前預熱、控制線能量、減小接頭拘束度等方面來防治。
（2）近縫區液化裂紋
是一種沿奧氏體晶界開裂的微裂紋，它的尺寸很小，發生于HAZ近縫區或層間。它的成因一般是由于焊接時近縫區金屬或焊縫層間金屬，在高溫下使這些區域的奧氏體晶界上的低熔共晶組成物被重新熔化，在拉應力的作用下沿奧氏體晶間開裂而形成液化裂紋。
這一種裂紋的防治措施與結晶裂紋基本上是一致的。特別是在冶金方面，盡可能降低硫、磷、硅、硼等低熔共晶組成元素的含量是十分有效的；在工藝方面，可以減小線能量，減小熔池熔合線的凹度。
（3）多邊化裂紋
是在形成多邊化的過程中，由于高溫時的塑性很低造成的。
展開 而裂紋擴展主要考察的是窄縫，并且有尖端的情況下在窄縫受到兩側力的作用，在其尖端產生大的應力，當應力達到破壞強度的情況下，裂紋繼續向前擴展，然后尖端應力會下降，之后將停止擴展，結果可以查看裂紋擴展的距離和應力變化過程，目前ANSYS Workbench可以完成的裂紋擴展有以下幾種
1.bond接觸開裂擴展裂紋，沿著bond的線開裂，結果如下圖所示，可以2D可以3D
2.尖端裂紋自由smart擴展裂紋，采用靜力單次擴展，擴展方向未知
3.尖端裂紋表面橢圓方式裂開，表面裂紋開裂
以上為裂紋擴展的一些方式，具體操作有很多種，而且大部分操作都不容易成功，很多情況都會報錯，需要細細體會其用法。
展開 基本模型如下，在綠色表面分別建立半橢圓裂紋(Semi-Elliptical Crack)和隨機裂紋(Arbitrary Crack)進行計算：
一、半橢圓裂紋(Semi-Elliptical Crack)
1、建立局部坐標系如下圖，注意x軸指向裂紋深度方向，z軸指向裂紋長度方向：
2、添加半橢圓裂紋
選中Model單擊工具欄Fracture即可添加裂紋功能如下圖：
右擊Fracture->Insert->選擇Semi-Elliptical Crack添加半橢圓裂紋如下圖：
3、半橢圓裂紋參數設置及說明
4、網格設置及劃分
單元階數設置為二階如下圖：
單元形狀設置為四面體如下圖：
右擊選擇Generate All Crack Meshes生成網格如下圖：
5、加載
底面施加固定約束，頂面施加拉力10000N如下圖：
6、查看計算結果
除查看變形、應力等結果外，可以添加Fracture Tool查看裂紋尖端強度因子如下圖：
Fracture Tool選擇Semi-Elliptical Crack如下圖：
應力強度因子結果如下圖：
二、隨機裂紋(Arbitrary Crack)
1、建立裂紋體如下圖中Surface Body：
2、建立局部坐標系如下圖，注意x軸指向裂紋深度方向，z軸指向裂紋長度方向：
3、添加隨機裂紋
隨機裂紋的形狀不固定，這里做成了長方形。
展開 對于試用版FRANC3D，需要注意裂紋引入位置的單元尺寸與裂紋尺寸的匹配問題，即裂紋引入位置的單元尺寸要跟裂紋的尺寸要大體相當，下面的兩個極端情況可能會導致裂紋引入困難，需要注意：
1) 如果原始網格相對于裂紋尖端網格較密，有單元面完全位于裂紋尖端的template內（下圖右），則網格化分不成功
2) 如果原始網格相對于裂紋尖端網格較稀疏，裂紋完全位于其中一個單元面內，且裂紋面和裂紋尖端的template與任何單元邊都不相交，則引入裂紋不成功。
關于求解不成功
如何制作裂紋擴展動畫
在劃分網格時需要注意的問題
手動更新裂紋不成功
這四類常見問題的解決方法詳見附件。
展開 
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裝甲車在戰場及訓練中頻繁通過壕溝、彈坑路、陡坡等惡劣路面，其結構在長期交變載荷作用下易產生疲勞裂紋，傳統基于物理樣車的耐久測試周期長、成本高，且難以在研發早期覆蓋所有危險工況。
出廠檢驗與驗收要點
為了保證平臺質量，采購時需核對以下三項核心數據：
外觀與瑕疵：工作面不允許有裂紋、砂眼、氣孔等影響使用的缺陷。對于非關鍵部位的微小瑕疵，需確認是否經過修補且不影響精度。
平面度檢測：供應商需提供第三方檢測報告。大規格平臺通常采用電子水平儀或激光干涉儀進行網格法測量。
承載能力：需確認額定載荷。
comsol電磁場仿真3天前
comsol電磁仿真，使用mef場，根據趨膚效應，在試樣裂紋兩側施加恒流交流電，測量裂紋兩側的電壓值。但是不知道問題出現在哪里，得到的電壓值數量級是e11級數。會是因為什么原因？
重度磨損或變形（平面度誤差 > 0.15 mm/m，或有裂紋、塌陷）
典型特征：地軌變形嚴重，平面度遠超標準，出現可見的裂紋、大塊剝落或局部區域嚴重塌陷，磨損深度已經接近或超過了鑄鐵地軌的工作面加工余量（通常只有2-3毫米）。
處理方案：局部鑲補或報廢更換
局部鑲補：如果損傷僅局限于地軌的某一小段（例如經常放置重型設備的區域），可以采用鑲補工藝。
行業應用與未來展望
目前，這一技術體系已廣泛應用于航空航天、能源電力、汽車制造及石油化工等關鍵領域，從檢查渦輪葉片的微裂紋，到監測風力發電機齒輪箱的磨損，視頻內窺鏡已成為保障關鍵資產安全運行的核心工具。
</figure><div contenteditable="false" width="100%">
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</div><p class="ql-align-justify">同時，<span style="color: rgb(212, 20, 20);">將底座邊緣圓角由 R0.5 放大到 R4.5，同時同步放大內圓角，</span><u>以均勻壁厚、改善填充并減少尖角引起的模裂紋
不過值得指出的是文中引入 cohesive 單元主要用于裂紋路徑的可視化表達，而其插入區域和參數設置并未像 GTN 參數那樣得到充分展開，因此這一部分更適合作為輔助性的裂紋表征手段，而非全文最核心的機理貢獻。
使用作者提出的完整積分框架，并基于顯式vumat實現，同時使用基于損傷變量的單元刪除方案同時引入ALE自適應網格方案可以更好的預測梯度效應。
這種微觀機制使得聚合物在宏觀上表現出極其復雜的力學特征：強烈的靜水壓敏感性（拉壓屈服不對稱，壓縮屈服強度往往遠高于拉伸）、顯著的粘彈性/粘塑性耦合響應、極低應變率下的頸縮后冷拉（Cold Drawing）現象，以及伴隨微裂紋（Crazing）與剪切帶（Shear Banding）競爭的損傷演化。
在構建聚合物材料卡片時，傳統的金屬本構模型完全失效。
3、熱膨脹差異加劇
PC基材的熱膨脹系數（75-80×10??/K）是鋁層的3倍多，這種巨大的差異在常溫下影響不大，但在高溫環境中會被無限放大：PC基材受熱后大幅膨脹，而鋁層的膨脹量極小，相當于鋁層被PC“強行拉伸”，最終會產生肉眼難以察覺的微小應力裂紋。
科普時刻 | 什么是跌落測試？17天前
凹陷、刮擦和裂紋可能不會影響功能，但確實會對客戶對產品的印象產生負面影響。
跌落測試不僅可以避免相關損傷，還可以幫助設計團隊與市場營銷和客戶支持團隊合作，以明確最終用戶關于產品可承受跌落范圍的預期。
4. 尺寸、材料、運輸和存儲成本降低
使產品能夠承受從各種高度自由跌落的一個簡單方法，就是增加包裝和產品本身的材料。然而，這會增加材料、運輸和存儲成本，從而增加產品的整體成本。
