裂紋擴(kuò)展仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：井然有序 創(chuàng)建時間：2017-02-06
裂紋擴(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 第三部分、基于XFEM_COHESIVE & VCCT的裂紋擴(kuò)展仿真分析
接著上部分的內(nèi)容，擔(dān)心有些同學(xué)會搞混淆，這里把cohesive和VCCT兩個模型單獨拿出來說一下，主要說一下與Paris模型仿真的不同之處。由于這部分我用的比較少，難免會有考慮不周和認(rèn)識錯誤的地方還請大家批評指正。
####通用靜態(tài)分析步下的XFEM_COHESIVE裂紋擴(kuò)展仿真####
首先需要說明的是，三種方法的默認(rèn)裂紋擴(kuò)展方向準(zhǔn)則好像都是MTS準(zhǔn)則即最大周向應(yīng)力準(zhǔn)則，因此，只要你的網(wǎng)格劃分合理，邊界條件定義正確，裂紋的擴(kuò)展軌跡基本上相同。不同之處在于疲勞裂紋擴(kuò)展壽命問題，它與模型和材料參數(shù)有關(guān)，如果仿真結(jié)果不是很理想，不妨換種仿真模型或者調(diào)整參數(shù)。
（1） part：可以選擇不建立crack實體，即無預(yù)制裂紋仿真，程序會根據(jù)你定義的參數(shù)判斷富集域部分單元的起裂條件，通過牽引分離定律判斷單元的損傷程度，包括最大主應(yīng)力和臨界能量釋放率條件或者最大位移條件。
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。
展開 <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="https://img.jishulink.com/202603/attachment/137bd526edb94955a92863d8379c8c6b.png" style="display: inline-block;" data-regular="true">
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展開 基于ABAQUS的滾子軸承保持架橫梁裂紋擴(kuò)展仿真分析
Cliff_Shi 重慶大學(xué) 400044
1. 摘要
滾子軸承在轉(zhuǎn)動過程中會在滾動體與保持架之間產(chǎn)生較大的沖擊載荷，導(dǎo)致應(yīng)力集中分布在保持架橫梁的彎折位置，誘發(fā)保持架裂紋的萌生與擴(kuò)展，影響軸承性能與壽命。針對這一問題，建立了3D保持架橫梁有限元模型，仿真分析了保持架橫梁在連續(xù)沖擊載荷作用下的裂紋萌生與擴(kuò)展過程，結(jié)果顯示，保持架末端裂紋呈近似45?擴(kuò)展，結(jié)果為滾子軸承保持架結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了有益指導(dǎo)。
2. 問題/任務(wù)描述
滾子軸承在運行過程中，滾動體在載荷區(qū)推動保持架轉(zhuǎn)動，而保持架在非承載區(qū)推動滾動體轉(zhuǎn)動，滾動體與保持架之間的載荷具有作用時間短，載荷幅值大的沖擊特征，而滾動體與保持架的打滑加劇了兩者之間的沖擊程度，容易導(dǎo)致保持架橫梁在端部萌生裂紋與擴(kuò)展而發(fā)生斷裂，影響滾子軸承的服役性能和壽命。如圖1所示，滾動體與保持架在區(qū)域A和B發(fā)生接觸，載荷分布面積較小，沖擊幅值較大，應(yīng)力容易在區(qū)域A、B、C和D區(qū)域集中分布，導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)裂紋萌生，在滾動體的反復(fù)沖擊作用下，裂紋擴(kuò)展直至保持架橫梁斷裂。具體參考《滾針軸承滾針—保持架沖擊碰撞特征仿真分析》一文[1]。
圖1 保持架應(yīng)力集中區(qū)域A、B、C和D
3. 仿真計算采用的設(shè)備基本情況（CPU、內(nèi)存等）
Intel(R) Core(TM) i7-8565U CPU @ 1.80GHz 1.99 GHz
8.00 GB (7.88 GB 可用)
Abaqus 6.14
4.
展開 
裂紋擴(kuò)展仿真的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
裂紋擴(kuò)展仿真的最新內(nèi)容
<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。
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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<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
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
，分析裂紋擴(kuò)展方式和過程。
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
本課程深入探討了使用擴(kuò)展有限元法 （XFEM） 結(jié)合巴黎定律公式對疲勞裂紋擴(kuò)展進(jìn)行高級仿真，并在 ABAQUS 軟件中完全實現(xiàn)。該課程強(qiáng)調(diào)直接循環(huán)疲勞和低周疲勞方法，為分析材料在循環(huán)載荷下的劣化提供了一個全面的框架。
1. : Overview
2. 研究的主要目標(biāo)是展示裂紋擴(kuò)展路徑的數(shù)值模型，并研究孔洞對改進(jìn)型緊湊拉伸試樣（MCTS）在恒定振幅載荷條件下疲勞裂紋擴(kuò)展和疲勞壽命的影響。研究使用了ANSYS Mechanical (Workbench)軟件，利用ANSYS中的智能裂紋擴(kuò)展技術(shù)來準(zhǔn)確預(yù)測裂紋擴(kuò)展路徑和相關(guān)的疲勞壽命。巴黎定律模型被用來評估不同配置的MCTS在線性彈性斷裂力學(xué)（LEFM）假設(shè)下的混合模式疲勞壽命
MARC基于網(wǎng)格重劃分技術(shù)的裂紋擴(kuò)展分析
裂紋萌生和擴(kuò)展研究對于核工業(yè)、石油和天然氣工業(yè)、航空航天和其它工業(yè)都非常關(guān)鍵，安全問題十分重要。本案例介紹了VCCT方法使用網(wǎng)格重劃分技術(shù)進(jìn)行裂紋擴(kuò)展，針對橡膠塊的裂紋進(jìn)行分析，觀察裂紋在加載過程中的增長。
01
設(shè) 置 方 法
圖1 橡膠塊模型
使用的模型（如圖1所示）是一個橡膠件
