斷裂問題的案例
汽車鋼板彈簧斷裂問題有限元分析與研究
汽車鋼板彈簧斷裂問題有限元分析與研究
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機械壓力機制動器安裝板斷裂問題的分析與對策研究
(5)使用壽命長，強度高，不易產生受力不均和磨損問題，維修成本低。
根據JF39-800MBC 閉式機械壓力機現場的使用情況來看，微動系統制動器安裝板和渦輪支撐套采用凹凸互補連接方式后，壓力機運轉平穩，各方面輸出的力矩和壓力都能滿足工作要求，而且工作時，壓機的振動也有一些減小，制動器安裝板不再出現斷裂問題，螺栓和緊固銷未出現松脫和斷裂現象，現場維修的工作強度也相應減少。
結束語
機械壓力機微動系統制動器安裝板與渦輪支撐套采用凹凸互補連接方式，不但可以解決制動器安裝板和螺栓斷裂問題，而且可以降低安裝和拆卸的工作強度，同時，進一步保護微動系統零部件，還降低了維修成本，增加了使用壽命，這里根據使用過程中的經驗，總結和介紹了機械壓力機微動系統的結構原理、技術特點，以及結合實例進行計算和實際應用，對于提高機械壓力機微動系統制動器安裝板使用壽命具有積極的意義。
——文章來源：《鍛造與沖壓》2020年第24期
展開 Moldex3D模流分析之嘉捷科技整合模流和結構分析改善產品斷裂問題
在組立電視時，凸轂(boss)，即鎖附的位置 (如下圖所示)，會隨機發生斷裂狀況。由于此產品具有負載功用，強度必須列入產品設計的重要考慮之一。
圖一 LED TV支撐架實際產品圖以及其易發生斷裂問題的地方
解決方案
為了找出影響產品的強度的癥結，嘉捷科技團隊透過Moldex3D模流分析進行充填(Filling)分析后，發現影響產品強度的縫合線容易集中在凸轂(boss)處。從分析結果得知(圖二)，鎖附位置的流動波前會合角度落在30~140度；依此案例所使用塑材，會合角的角度越大，縫合線就會越趨明顯。
圖二 Moldex3D 充填分析可以顯示縫合線會合角
另外，透過充填剖面圖也同時發現凸轂的厚度中心溫度溫差約為10℃(見圖三)。以此案例而言，其溫度均已低于塑料工作溫度10℃左右，在此條件下也導致該區域易產生結合線。流動波前的會合角度再加上兩股流動波前的溫度差，皆造成凸轂降低縫合線強度。
圖三 透過Moldex3D充填溫度剖面結果，發現凸轂的溫差易導致結合線發生
為了找出更好的機構設計來增強產品的強度，嘉捷科技透過Moldex3D模擬鎖附的應力分析，找出發生斷裂的問題點，并針對斷裂處進行設計變更。除了從Moldex3D充填流動分析中，觀察到凸轂的流動波前會合角度及其中心溫度剖面，在分析過程中也使用Moldex3D FEA Interface將塑料數據匯至Abaqus進行應力分析，取得斷裂處的應力-應變圖來進行比對(見圖四)。
分析后可看到應力集中在鎖附的位置，其最大值為2.73 kgf / mm2，應變值則是1.59e-03。從曲線圖可觀察到該位置于33 kgf會有斷裂機率。于是，團隊著手進行凸轂特征的設計變更，并同時重復進行模流分析及應力分析。
展開 Abaqus利用梁單元模擬螺栓連接 附基于ABAQUS對螺栓斷裂問題仿真分析下載
下載地址：基于ABAQUS對螺栓斷裂問題仿真分析
在ANSYS中計算裂縫應力強度因子的技巧
因為ansys本身提供的求解斷裂問題的手段有限，比如對動態斷裂，對裂紋擴展，以及塑性斷裂都沒有提供計算辦法，所以肯定需要自己去編公式編程序（尤其可以其apdl語言）。
應力強度因子是屬于線彈性階段內的，它
適用于脆性材料(如玻璃、陶瓷、巖石和冰)的斷裂和高強度鋼之類的脆性斷裂，此時的裂紋裂紋尖端無塑性變形或無明顯的塑性變形，甚本屬于彈性應力的情況。但對于多數金屬材料而言，裂紋在擴展前，在裂紋端部將有一個塑性區，當此塑性區尺寸很小，即遠小于裂紋尺寸時，此類斷裂稱為小范圍屈服斷裂，用考慮小范圍屈服的塑性修正斷裂準則來討論其斷裂問題，線彈性斷裂力學仍有足夠的精度，居于線彈性斷裂力學納范疇。這種情況可用應力強度因子K進行擴展判據或考慮小范圍屈服修正的斷裂判據來討論其脆斷問題。但在工程中還經常遇到另一類斷裂問題，即所謂大范圍屈服斷裂與全面屈服斷裂問題。例如由中、低強度鋼制成的構件，由于其韌度較高(除了低溫、厚截面或高應變速率情況外)，裂紋在擴展前，其端部的塑性區尺寸已接近甚至超過裂紋尺寸，這類斷裂即屬于大范圍屈服斷裂問題。另外如壓力容器上的接管部位，由于存在很高的局部應力與焊接殘余應力。致使這一地區的材料處于全面屈服狀態，在這種高應變的塑性區中，較小的裂紋也可能擴展而引起斷裂，這類問題屬于全面屈服斷裂問題。大范圍屈服斷裂與全面屈服斷裂均屬于彈塑性斷裂力學范疇，解決彈塑性斷裂問題是彈理性斷裂力學的任務。此時在大范圍屈服條件下能夠定量的裂紋尖端區域彈塑性應力應變場強度的參量并可通過試驗測定并應用于工程的判據主要有COD理論及J積分理論。
在ansys中可以實現J積分 的求解，它是通過定義單元應變能及在積分路徑上應力應變位移回路圍線上積分形成求解的。
從網上找到了J積分求解的命令流：請大家討論：
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展開 基于cohesive單元斷裂損傷問題
大家好，我在使用COHESIVE單元模擬晶體壓縮斷裂失效的時候，總是出現奇異值錯誤，COHESIVE單元不能按照設定的單元參數進行單元刪除。我想知道有什么方法可以解決這種錯誤？
在MARC中分析脆性材料斷裂問題
我用的材料是顆粒增強復合樹脂，延伸率只有2％，屬于脆性材料
A：我也正在用MARC做斷裂分析,不知道你算的是什么樣的問題,如果是MODE I 斷裂模型的話,我推薦你使用能量法,MARC會為你算出J積分值的,而且對于脆性材料,其J積分值正好就是能量釋放率.我做的問題是納米涂層結構在MIXED MODE下的斷裂分析,由于摩擦的存在,J積分可能不再保持其積分路徑無關性,所以采用直接法來計算應力強度因子的,也就是用應力或位移來算SIF.聽說MARC中可以在尖端處采用特異單元來擬出應力特異性,但我不會用,所以只好通過REFINE來細分尖端區域(最小單元長度在10E-3量級就差不多了(在MODE I下.采用能量法計算的話,不用細分尖端點).然后通過應力(或位移)結果求K值,并用外插法來求出尖端點處的K值.隨裂紋成長,K和斷裂長度的關系,我用了個笨辦法.就是預先知道斷裂擴展方向的基礎上,在每個裂紋長度下計算出K值,就可以得出K和a的關系曲線了.不過很麻煩,我一共建了14個模型算的,光建模就要花費了很多時間,但結果還算可以.
我再給你介紹一種方法,供你參考.我研究室有個老頭,10年前用MARC算過纖維復合材料的單纖維push-out問題,他在纖維和基體的界面處,用用戶自定義TYING進行約束,然后在UFORM子程序中給出TYING拖開的條件(他是通過實驗測出最大剪應力以后,以此應力作為拖開基準的,不過好象不準),這樣,就可以實現在加載過程中裂紋自動擴展.但大前提仍然是事先預測好擴展方向.我本來想試試,不過我這的MARC好象安裝有問題,子程序的compiler總是不行.
展開 基于ANSYS APDL的有裂紋平板問題的斷裂力學仿真（PLANE183）
在測出該材料的斷裂韌度后，用斷裂韌度除以應力集中因子，就得到安全系數，從而可以判斷，對于該裂紋構件，在此工作應力的作用下，裂紋是否會進一步擴展。
【螺栓斷裂】Abaqus韌性損傷與剪切損傷準則---{ 問題答疑 +工程案例 + 模型文件 } ￥99.9
圖3-漸進損傷失效分類【摘自Abaqus材料本構模型導圖，完整版鏈接】
····································常見問題解答····································
······Q1: 韌性準則和剪切準則有何不同？
······A1: 韌性金屬開裂有兩種主要機理，基于唯象觀察，仿真模擬這兩種機理時用到不同的損傷起始準則（hooputra2004）：
機理1，由于內部（微裂紋）的成核、生長和孔隙的聚集產生的韌性斷裂，這種情況下ductile damage、Johnson-Cook damage兩種韌性準則是適用的，常見于拉伸工況。
圖4-機理1韌性斷裂
機理2，由于剪力帶局部化產生的剪切斷裂，這時shear damage比較適合，常見于剪切工況。
圖5-機理2剪切斷裂
······Q2: 可以同時使用不同的準則嗎？
······A2: 對于同一種材料，可以同時指定多個損傷初始化準則，各個準則獨立處理，一旦一個具體的準則得到滿足，則按此準則指定的損傷演化規律計算剛度折減。必須注意的是: 任何損傷初始化準則必須指定一個損傷演化，否者該失效機理在仿真計算時是無效的。
······Q3: ductile damage或Johnson-Cook damage的區別？
······A3: 目前已知的區別（本人水平有限，歡迎各位補充）：
1) Johnson-Cook damage是ductile damage高應變率下的特殊情況，ductile damage在Standard或Explicit都可使用；Johnson-Cook damage則只能在Explicit中使用。
展開 基于ABAQUS擴展有限元（XFEM）模擬竹材斷裂問題詳細圖解（二維模型） ￥15
模型描述：
本例所選模型為如圖1所示帶初始裂紋竹材試片，模擬其裂紋由內向外擴展。將竹材由下至上均勻分為9層，彈性模量從7GPa到15GPa逐漸遞增，泊松比取為0.3。模型約束加載方式如圖2所示，采用四點彎模型，在下面一條邊上距兩側2mm位置處采用固支約束，在上面一條邊上距兩側11mm位置處施加向下的2mm位移載荷。
圖1 竹材尺寸示意圖
圖2 約束加載示意圖
結果展示：
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展開 斷裂力學簡介及案例分析
因此需要研究結構疲勞裂紋擴展規律及斷裂失效控制理論和方法，即斷裂力學。
2.分類
根據裂紋尖端屈服區域大小不同，斷裂力學可分為線彈性斷裂力學與彈塑性斷裂力學。前者適用于裂紋尖端附近小范圍屈服的情況；而后者適用于裂紋尖端附近大范圍屈服的情況。
應力在裂紋尖端有奇異性，因此引入應力強度因子（其在裂紋尖端為有限值），它控制裂紋尖端場附近的應力場和位移場。
應力強度因子通常用于線彈性斷裂問題及小范圍屈服條件下裂紋擴展斷裂問題。對大范圍屈服條件下裂紋擴展斷裂問題，與之對應的可使用J積分來描述，線彈性情況下其與應力強度因子等價。
對于不考慮裂紋（缺陷）的物體，當結構的應力水平超過其材料的屈服應力（通常作為彈性設計中的失效判據）時，認為結構發生失效；與之類似，對于考慮裂紋（缺陷）的物體，當裂紋尖端的應力強度因子達到一定臨界值（斷裂韌性）時，裂紋萌生；隨后發生穩定擴展；最后失穩擴展直至斷裂。
3.案例
2022年1月18日，重慶市鵝公巖軌道橋（其主要供重慶軌道環線列車運行）一吊索叉耳螺桿發生斷裂。
結合斷裂力學理論和螺桿失效斷面圖，該螺桿的失效過程可分為下列三個階段：
階段
可能原因
裂紋萌生階段
螺桿制造環節產生的難以避免的劃痕的等缺陷。
展開 
《工程斷裂與損傷》
第8章 斷裂力學在工程中的若干應用
第9章 損傷力學概述
第10章 含損傷斷裂力學的若干問題
附錄
參考文獻
基于相場損傷模型的混凝土細觀壓縮斷裂模擬
緒論
斷裂是混凝土材料破壞的主要模式。可靠、高效的混凝土斷裂模型在橋梁、隧道、大壩等土木工程結構的安全評估中發揮著重要作用。對混凝土斷裂的研究,尤其對其裂紋萌生和擴展的研究,引起了國內外學者越來越多的關注?；炷?em>斷裂的數值模擬與斷裂理論、物理試驗相互印證與補充,并隨著科技發展不斷地提高著混凝土斷裂問題模擬的準確性。近年發展起來的斷裂相場法,通過場變量的自動演化獲取裂紋路徑,可方便地模擬出裂紋的動態擴展過程。因此本案列將采用基于<a href="/major/<a href="/major/ABAQUS的斷裂相場模型實現對混凝土斷裂問題的模擬分析并探討該模型的工程實際適用性
理論基礎
相場法是一種以經典熱、動力學理論為基礎,由耦合的非線性的力平衡方程和相場梯度型演化方程組合而成的唯象方法。該方法引入一組場變量來描述結構的相變過程。與銳界面法中場變量的不連續性相反的是,相場法中場變量在界面區域具有連續性,可以用來描述材料初始時和完全破壞之間的平滑過渡。相場變量能分成保守的場變量與非保守的場變量兩種,總量在物體結構演化中保持不變的為保守的場變量,如原子和電荷的濃度場;總量在物體結構演化中為不守恒的并從0到1變化的是非保守的場變量,如馬氏相變。
Frankfort和Marigo基于能量最小化原理提出了Griffith理論的變分形式。描述斷裂的相場法中材料勢能分為兩部分，彈性應變能和表面能，分別對應于完好相和斷裂相。Griffith理論的泛函形式可以表達為:
其中是對稱的小應變張量，代表裂紋面，Ω為求解區域。斷裂問題系統自由能由彈性應變能(等號右邊第一項)和斷裂表面能(等號右邊第二項)構成，裂紋的擴展受自由能最小化原理控制。通過求能量泛函的極值可以獲得材料系統的控制方程。
采用有限寬度的彌散區域來近似表征離散裂紋面，如圖 1所示。
展開 單元刪除模擬斷裂失效實例-----小球沖擊鋁板
4 網格：接觸區域網格必須足夠細，不然會出現有些同學反映的問題：網格被拉得很長也不見破壞...
5 step--output在State/Field/User/Time-------status里面打鉤，否則失效的單元還是會出現在模型里面。
6 是否取半結構分析：雖然這是一個軸對稱問題，但是做斷裂分析不要取半結構（也不要用2D的），那樣做出來只能被外行人眼羨、被內行人鄙視(雖然他們嘴上可能會留情...)。
教材上說的對稱模型取半結構分析，那是在材料力學、彈性力學or結構力學里面說的，都是只針對彈性小變形，而斷裂問題都是嚴重非線性問題，一般涉及大變形（兼有幾何非線性和材料非線性、邊界非線性），所以理解知識還是要靈活一點，不要輕率來個教材上說了，老師說了...他們說是說了，但是都是有條件的。
先寫這么多，樓下我再補充點兒。
附件：
1 inp文件
b.rar
2 載荷-位移曲線
3 動畫
展開 CAD驅動的模面優化解決復雜沖壓件的斷裂（上）
工業案例2：CAD驅動的模面優化解決復雜沖壓件的斷裂（上）
項目背景
■沖壓產品的成形性往往受到其本身幾何特征的諸多限制，特別是那些遠離入口圓角的特征，控制的手段非常有限。這樣在實際沖壓中解決起來往往效果不佳。
■通過修改模面，在壓料階段盡量蓄積更多的材料，在皺紋和斷裂之間進行巧妙的平衡是非常有效的解決方法。但由于問題的非線性，如果只是通過有限數量的手工修改，在缺乏人工智能指導的情況下是非常困難的。
■本案例針對某汽車零件，說明采用CAD直接驅動優化解決零件斷裂問題的流程和實施要點與解決策略。
1 優化板材形狀和大小
目標：改善材料的流動阻力和流動平衡性，消除斷裂問題
對策：修改板材的形狀和尺寸
2 DOE了解物理問題
目標：了解沖壓物理問題的實質， 尋找到解決問題的策略。
對策：采用AI-FORM對模型進行處理，并采用DOE進行求解區間搜索與變量影響程度評估。
ParaCAD 模型
A
根據前面的模擬結果，在ParaCAD中，重構模面和工藝補充面，并提取其中影響入料的特征部分，如本例中的H1和H2,進行參數化研究。
B
制定DOE優化策略。對模型空間進行分析評估。
幾何參數：模面局部特征H1, H2
工藝參數： 壓延力， 摩擦系數
■優化準則： 在零件上選取如下1， 2， 3點放置傳感器，探測其是否發生斷裂；同時在4,5,6點放置傳感器，探測是否有皺紋發生。
展開 