ABAQUS中的XFEM的案例
在abaqus中XFEM水力壓裂壓裂液的溫度是否可以設定？
請問一下各位大佬，在abaqus軟件中使用XFEM方法模擬單條水力壓裂擴展，其中的壓裂液溫度能用關鍵詞進行設置嗎？我目前用的是cflow關鍵詞進行注入，請問這串關鍵詞可以加溫度嗎？
ABAQUS中擴展有限元（XFEM）功能簡介
ABAQUS中擴展有限元（XFEM）功能簡介
擴展有限元（Extended Finite Element Method）是一種解決斷裂力學問題的新的有限元方法，其理論最早于1999年，由美國西北大學的教授Belyschko和Black首次提出，主要是采用獨立于網格剖分的思想解決有限元中的裂紋擴展問題，在保留傳統有限元所有優點的同時，并不需要對結構內部存在的裂紋等缺陷進行網格劃分。
ABAQUS基于在非線性方面的突出優勢，在其6.9的版本中開始加入了擴展有限元功能，到6.13做了一些修正，加入了一些可以被CAE支持的關鍵字。目前為止，除了手動編程，能夠實現擴展有限元常用的商業軟件只有ABAQUS，今天，我們就來談談ABAQUS中如何實現擴展有限元。
詳見附件:
...ABAQUS中擴展有限元（XFEM）功能簡介.pdf
展開 ABAQUS中帶預制裂縫XFEM的纖維混凝土開裂-纖維帶取向度 ￥300
ABAQUS中帶預制裂縫XFEM的纖維混凝土開裂-纖維帶取向度（隨機、水平、垂直、特定取向度）
亮點：纖維的隨機分布角度對纖維混合基體整體性能的影響
開展帶預制裂縫的隨機亂向鋼纖維混凝土（SFRC）和定向鋼纖維混凝土(ASFRC)試件的三點彎曲靜載斷裂試驗。試件幾何尺寸如圖2.3所示，試件實際跨距L = 440 mm，試驗加載支座范圍內有效跨距S = 400 mm，梁寬B = 100 mm，梁高D = 100 mm，跨中初始裂縫長度a0 = 40 mm，縫寬為2 mm。
ABAQUS中XFEM實例詳解
目錄
abaqus中基于XFEM理論的程序
基于XFEM基本理論，利用abaqus，編寫用于裂紋擴展的Fortran程序，以改進裂尖在單元內部的擴展（有償的*^_^*）
xfem輸出應力強度因子
使用ABAQUS中的xfem裂紋，在歷程輸出中選擇輸出應力強度因子，但是顯示出錯，沒找到裂紋前端
二維孔邊裂紋萌生step by step ￥10
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 區域，這個時候不選裂紋所在位置。裂紋的萌生位置由計算結果決定。
5.劃分網格，定義載荷，提交job。
6.查看結果。
未開裂時：
裂紋萌生時：
基于xfem的軸承裂紋擴展分析
針對軸承在工作中出現裂紋并發生擴展的現象，現利用abaqus中的擴展有限元方法xfem進行模擬，詳細展示整個建模過程。
1 創建部件
分別創建軸承和預制的初始裂紋。軸承的內外圈和鋼球要這個創建，后面進行裝配。可以在abaqus中創建，也可從第三方軟件建好導入。
2 創建材料
只需線彈性參數及損傷參數，這里選用最大主應力失效準則，單位是t mm s類型的。
材料只需賦給軸承部件，預制裂紋不需要賦予材料屬性
3 創建裝配體
將裂紋裝配到軸承內圈的外表面，見圖中紅色區域，本例為微米級的裂紋，因此很小?？筛鶕枰淖兞鸭y尺寸和位置。
4 分析步
創建靜力分析步，abaqus中xfem方法只能用于standard模塊，不能用于explicit模塊。
同時，最關鍵的一點，輸出xfem相關場變量，如果這個沒設置后面將看不到裂紋效果。
5 創建相互作用
這里進行裂紋的設置。
步驟為：special-crack-create-xfem
設置好xfem
并給球與內外圈分別創建接觸
設置裂紋擴展
6 常規的設置模型的邊界條件與載荷條件
7 劃分網格
8 提交作業計算
結果展示
可看到模型的受力與變形情況
裂紋及擴展情況
中間黑線即為擴展的裂紋，可見裂紋由外表面從尖端逐漸往內表面擴展，然后擴展至外表面部分，直至斷裂。
利用裂紋擴展斷裂可對零件的強度設計提供參考。
來源：ABAQUS學習筆記
作者：bdwang
展開 基于XFEM的裂紋擴展仿真過程詳解和仿真經驗交流（三）
因此，如果你大概知道裂紋的初始位置和擴展會經過的區域，就請盡可能的縮小富集域 的包圍圈，進行精準打擊而不要火力覆蓋；
其次，疲勞載荷作用下相對于靜載荷作用下裂紋的放仿真總時間小了很多，我也不知道這個總時間能不能代表裂紋的擴展壽命，也不知道怎么通過這個總時間獲取壽命，但是我們很清楚的是，相同的條件下結構的疲勞壽命會短得多，這應該也能象征性的說明仿真結果有一 定的可信度；
####通用靜態分析步下的XFEM_VCCT裂紋擴展仿真####
簡單說一下，這個我沒怎么用過，說一下與其他兩種方法的區別。材料定義那里只需要定義E和μ，然后在interaction相互作用模塊中的接觸屬性定義VCCT模型：mechanical > fracture criterion > VCCT/增強VCCT > 輸入臨界能量釋放率即可，其余操作過程一毛一樣。
#################################################################
最后補充兩句，關于XFEM的裂紋仿真問題大概就這些了，當然這些只是最基本的軟件操作環節，重要的我覺得還是理論部分，很多問題可能現有的ABAQUS中集成的XFEM方法沒辦法很好的解決，但是這個仿真方法和思想那是相當牛逼的啊，有興趣或者沒興趣但被科研任務折磨的同學可以嘗試對它進行二次開發。我發的帖子都是在個人學習的基礎上總結而來的，難免存在理解不到位甚至是錯誤，還希望大佬們批評指正。
展開 《Composite Structures》：XFEM+UDMGINI實現復合材料擴展有限元分析
在之前的文章中，曾介紹了Abaqus中金屬結構XFEM分析以及基于內聚力的復合材料擴展有限元分析，詳情可點擊以下鏈接。
擴展有限元（XFEM）在結構斷裂分析中的應用（1）（附案例）
【案例解析】如何使用XFEM擴展有限元模擬復合材料裂紋擴展
由于復合材料失效模式繁多，采用內聚力模型時難以準確預測復合材料結構面內的復雜失效模式，因此，通常需要結合一些新的復合材料強度理論，如Hashin，Puck，LaRC05等，有關先進復合材料強度理論的內容，可查看復合材料力學公眾號前期推送的《復合材料失效理論知多少》專題，可在歷史文章中查找，此處不再贅述。
通常在做復合材料漸進失效分析時，多采用UMAT、VUMAT、USDFLD、VUSDFLD等子程序來實現失效理論和損傷演化方式在有限元中的集成。上述方法都是通過單元刪除或者單元剛度退化來表征裂紋的擴展。且傳統的有限元方法（FEM）在處理這類問題時需要在局部對網格進行極其細致的劃分。而擴展有限元方法（XFEM）則可以打破這種局限性，在遇到應力場或者局部應力梯度較大的問題時，XFEM并不需要在某個特定的局部對網格進行特殊的處理，也可以得到比較準確的預測值。與此同時，XFEM還可以在沒有預制裂紋路徑的情況下，不需要重新劃分網格實現裂紋沿著任意路徑擴展。
2017版之后的Abaqus中所集成的LaRC05準則便是通過擴展有限元方法來模擬裂紋擴展，且在2021版以后又做了一些改進，具體可查看公眾號以前發布的3篇文章。
展開 基于XFEM的裂紋擴展仿真過程詳解和仿真經驗交流（二）（包括直接循環載荷步疲勞裂紋擴展分析） ￥20
第二部分、基于XFEM_paris模型的裂紋擴展仿真分析
相比于靜態裂紋參數計算問題，裂紋擴展仿真在學術和工程領域更為人們所關注，常用的方法有網格重劃分技術、邊界元法、無網格方法和XFEM，其中，XFEM通過引入水平集法和單位分解等思想實現了實體與裂紋相互獨立，在裂紋擴展的過程中不需要更新網格，提高了計算效率。ABAQUS中集成的XFEM裂紋擴展仿真可以根據使用的模型分為三類：基于損傷力學內聚力模型（cohesive）的牽引分離定律、基于LEFM的虛擬裂紋閉合技術（VCCT）和基于Paris公式的疲勞裂紋擴展理論。第一種方法可以不用預制裂紋，適用于裂紋的萌生壽命分析，第二種不是很熟悉，第三種則必須預制裂紋，適用于裂紋的擴展壽命分析。下面將對這三種操作流程進行一一說明，以二維模型為例，三維模型基本相同。
讀者須知：經過很多次的仿真分析，在模型和參數基本相同的情況下，筆者發現基于cohesive和基于VCCT模型的裂紋擴展分析很難得到收斂，仿真難度較大，這有可能是參數設置的問題，部分參數修改之后還是能夠成功的，但也有可能是本人學藝未精，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的說明，至于其余兩種方法只能夠簡單的說明一下其實現過程中的異同點。再次強調，本文只有基于Paris模型的direct cyclic分析步的仿真過程，誤買本帖的同學請別來罵我。
本文還將針對同學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：裂紋不發生擴展、每個cycle裂紋都會擴展一次等。
展開 
Abaqus 應用之疲勞 + XFEM ￥9.99
與傳統的有限元法相比，XFEM 不需要對裂紋進行重新網格劃分，可以有效地模擬裂紋的任意路徑擴展。
XFEM 的基本原理
引入富集函數：在傳統有限元位移模式的基礎上，引入富集函數來描述裂紋尖端的奇異場和裂紋面的不連續性。
單元劃分：將結構劃分為常規單元和富集單元，富集單元包含裂紋尖端或裂紋面。
求解方程：通過求解平衡方程，得到結構的位移場和應力場。
XFEM 的應用場景
裂紋擴展分析：可以模擬裂紋在結構中的任意路徑擴展，預測結構的剩余壽命。
復合材料分析：可以模擬復合材料中的分層和脫粘等損傷現象。
生物力學分析：可以模擬骨骼和軟組織中的裂紋擴展和損傷愈合等過程。
三、Abaqus 中疲勞分析與 XFEM 的結合
將 Abaqus 中的疲勞分析和 XFEM 結合起來，可以更準確地預測結構在疲勞載荷下的壽命。具體步驟如下：
進行 XFEM 分析，得到結構中的裂紋擴展路徑和應力強度因子。
將裂紋擴展路徑和應力強度因子作為輸入，進行疲勞分析，預測結構的剩余壽命。
通過這種方法，可以考慮裂紋擴展對結構疲勞壽命的影響，提高疲勞分析的準確性。
四、案例
在實際應用中，需要根據具體的工程問題選擇合適的分析方法和參數，并結合實驗結果進行驗證和優化。
展開 