地鐵鐵軌疲勞裂紋的案例
三維裂紋（疲勞或非疲勞）軟件Franc3d問題提問及解答專區(qū)
因為我自己或者大家都會有一些關(guān)于Franc3d的問題，歡迎大家在下面提問或解答。從而提高效率或促進(jìn)交流。
ABAQUS低周循環(huán)疲勞LCF模擬三維疲勞裂紋擴(kuò)展一些經(jīng)驗 ￥2.6
ABAQUS中的LCF(LOW CYCLE FATIGUE功能結(jié)合XFEM和PARIS法則可以模擬裂紋的疲勞擴(kuò)展，計算裂紋每前進(jìn)一步所需要的循環(huán)次數(shù)。下面給出了具體的C3、C4與Paris參數(shù)的計算過程，和自己看論文等的一些總結(jié)與經(jīng)驗，關(guān)于step的一些調(diào)整等，后面做了一個三維平板的案列，案例參考文獻(xiàn)中的參數(shù)，結(jié)果與文獻(xiàn)中較為符合，參考文獻(xiàn)和CAE也給出。
基于XFEM的裂紋擴(kuò)展仿真過程詳解和仿真經(jīng)驗交流（二）（包括直接循環(huán)載荷步疲勞裂紋擴(kuò)展分析） ￥20
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圖0 疲勞裂紋擴(kuò)展應(yīng)力云圖
圖00 疲勞裂紋擴(kuò)展phi
圖000 疲勞裂紋擴(kuò)展a-N曲線圖
###基于Paris公式的低周疲勞裂紋擴(kuò)展仿真###
首先再次再次再次強調(diào)，基于Paris的裂紋擴(kuò)展仿真必須要預(yù)制裂紋，也就是說該方法只能用于模擬裂紋的擴(kuò)展過程，而不能用于裂紋的萌生過程。
（1） 建立part：plate和crack
（2） 定義材料屬性、截面屬性和賦予截面屬性：E = 2e5， μ = 0.33，只給plate賦予截面屬性
（3） 幾何裝配：建模和裝配中的一些注意事項見貼（一），尤其是后面的網(wǎng)格劃分問題，有可能就會導(dǎo)致所有設(shè)置都沒問題但是裂紋根本不擴(kuò)展，當(dāng)然，裂紋死活不擴(kuò)展的可能原因有很多，我發(fā)現(xiàn)的只是其中一個。
（4） 模型劃分
（5） 設(shè)置相互作用（定義裂紋）：前面提過，ABAQUS裂紋仿真靜態(tài)裂紋參數(shù)計算和裂紋擴(kuò)展只能二選一，而且裂紋參數(shù)計算只能用于三維模型，因此這里默認(rèn)為裂紋發(fā)生擴(kuò)展。注意：這里最好要定義接觸條件，不然后面的關(guān)鍵詞你不知道寫在哪，那樣更麻煩。
展開 【11月23-26日 北京】nCode DesignLife結(jié)構(gòu)疲勞計算與疲勞裂紋擴(kuò)展壽命分析
ANSYS nCode DesignLife結(jié)構(gòu)疲勞計算與疲勞裂紋擴(kuò)展壽命分析
一、課程背景：
疲勞破壞是工程結(jié)構(gòu)遭受往復(fù)載荷引起結(jié)構(gòu)失效的重要因素，該方面的計算分析越來越受到工程界的重視。ANSYS nCode DesignLife軟件是一款領(lǐng)先的疲勞分析軟件，其先進(jìn)的疲勞分析功能與ANSYS Workbench融于一體。該課程全面系統(tǒng)的講解DesignLife軟件疲勞計算的原理，軟件設(shè)置方法以及常見問題的解決方法，重點講解材料疲勞曲線，載荷譜的處理方法，有限元結(jié)果的使用，應(yīng)力疲勞，應(yīng)變疲勞，振動疲勞，疲勞裂紋擴(kuò)展壽命分析等內(nèi)容，使學(xué)員理解疲勞壽命計算的相關(guān)概念和原理，同時也幫助工程師在最短時間內(nèi)掌握nCode DesignLife的使用方法，提升解決實際問題的能力，提高新產(chǎn)品設(shè)計與評估的能力。
二、增值服務(wù)：
贈送定制U盤一個；
同一單位2人報名享受9折優(yōu)惠；同一單位3人以上（含）報名享受8.5折優(yōu)惠；
課程結(jié)束后贈送10套學(xué)習(xí)資料；
參訓(xùn)學(xué)員或企業(yè)針對課程相關(guān)問題在課程結(jié)束后也可以得到老師的解答與指導(dǎo)（郵件、微信、電話），作為培訓(xùn)講授的補充。
三、授課專家：
該課程講師，9年仿真分析工作經(jīng)驗、副教授，碩士期間主修工程力學(xué)，擅長工程結(jié)構(gòu)數(shù)值分析、流場流動模擬、流固耦合及多物理場耦合數(shù)值模擬，擁有豐富的大型工程結(jié)構(gòu)數(shù)值分析、流體動力學(xué)模擬和多場耦合模擬經(jīng)驗。發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇，其中SCI、EI收錄論文13篇。培訓(xùn)60多場次，學(xué)員上千人。
四、時間地點：
2018年11月23-26日 北京
(第一天報到，授課3天)
五、課程大綱：
六、培訓(xùn)費用：
標(biāo)準(zhǔn)費用：3800元/人，食宿可統(tǒng)一安排，費用自理。
展開 
Abaqus XFEM疲勞裂紋擴(kuò)展(基于Paris公式)教程 ￥39.9
Abaqus XFEM疲勞裂紋擴(kuò)展(基于Paris公式)教程
本文將詳細(xì)介紹在abaqus軟件中，利用擴(kuò)展有限元（XFEM）實現(xiàn)疲勞裂紋擴(kuò)展，用的是二維CT模型，三維模型同理。
主要包括一下幾方面：1.模型的建立（包括材料賦予，預(yù)制裂紋，分析步設(shè)置，邊界條件設(shè)置）2.關(guān)鍵詞設(shè)置（裂紋擴(kuò)展的Paris公式在abaqus中的換算）3.收斂問題。
1. 模型的建立
根據(jù)國標(biāo)GB/T 6398-2017，金屬材料疲勞試驗疲勞裂紋擴(kuò)展方法所規(guī)定的CT模型建模方法：
在abaqus中建模并且在中間畫好過渡線，可得：
再建一個預(yù)制裂紋（裂紋長度為1mm，你可以根據(jù)自己需要選擇長度）的模型：
材料賦予正常進(jìn)行，賦予彈性和塑性就行，預(yù)制裂紋不需要賦予材料屬性（例子為了方便，只賦予彈性部分）
裝備部分，選擇CT模型及預(yù)制裂紋兩個part，再將預(yù)制裂紋移動至裂紋尖端:
Step設(shè)置：
本文用的是direct cycle分析步
展開 XFEM疲勞裂紋擴(kuò)展 ￥5
<p>使用XFEM，基于線彈性斷裂力學(xué)，模擬疲勞裂紋擴(kuò)展的一個例子，希望對大家有所幫助。</p><p>本貼例子是改編自https://www.yqgqt.org.cn/content/post/325487</p><p>里面有一些不當(dāng)?shù)脑O(shè)置，進(jìn)行了修改，比如：使用LEFM模擬裂紋，不需要在材料屬性模塊設(shè)置損傷演化參數(shù)，</p><p>下面直接上圖和inp、cae文件</p><p>ABAQUS斷裂模擬收徒 ，保證快速學(xué)會各種ABAQUS斷裂模擬方法 1200/人（將享有各種插件以及程序，價值3000+、專門定制視頻、全程親自教學(xué)、各種模型調(diào)試及解答問題等等，傾囊相教）</p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/201911/c999a1e98c644709a336b3b55fb04b50.gif" title="11.gif" alt="11.gif" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201911/c999a1e98c644709a336b3b55fb04b50.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/201911/c999a1e98c644709a336b3b55fb04b50.gif?
展開 ANSYS WORKBENCH疲勞裂紋擴(kuò)展分析
接上一案例，采用ANSYS WORKBENCH進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展分析，模型參數(shù)與上一案例相同。
當(dāng)采用圖示模型進(jìn)行計算時，會有如下報錯信息。
于是依據(jù)模型對稱性，修改模型如下。
WORKBENCH中疲勞裂紋擴(kuò)展基于應(yīng)力強度因子形式的paris公式，相應(yīng)材料參數(shù)中需添加圖示參數(shù)C和m。
ANSYS中提供了兩種疲勞裂紋擴(kuò)展壽命計算方式，即固定裂紋擴(kuò)展距離，計算每次擴(kuò)展對應(yīng)循環(huán)次數(shù)；或固定循環(huán)次數(shù)，計算相應(yīng)循環(huán)次數(shù)對應(yīng)裂紋擴(kuò)展距離。
在Fracture下分別設(shè)置相應(yīng)初始裂紋及裂紋擴(kuò)展參數(shù)。
分析設(shè)置中修改Fracture Controls設(shè)置。
計算結(jié)果可獲取圖示的裂紋擴(kuò)展距離、裂紋擴(kuò)展壽命曲線及相應(yīng)曲線的數(shù)值。
展開 疲勞荷載作用下裂紋擴(kuò)展
疲勞荷載作用下裂紋擴(kuò)展
EA1N 車軸疲勞裂紋的分析
因此，在熱加工過程中，也未產(chǎn)生不利于車軸疲勞的影響因素。
而對于機加工工序，因進(jìn)給量進(jìn)行了提高的調(diào)整，雖然對外形尺寸沒有影響，但必然會使車軸表層產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，降低了車軸本身的疲勞極限。而且，粗糙度過高使得刀花這種表面微觀缺陷得到一定程度的放大，進(jìn)而為疲勞裂紋提供了大量的萌生位置，增大了發(fā)生疲勞裂紋的可能性。當(dāng)交變載荷作用于車軸時，產(chǎn)生的應(yīng)力便會在刀花處不斷囤積，當(dāng)其超過車軸的疲勞極限時，便在該位置萌生裂紋，并不斷向心部擴(kuò)展，擴(kuò)展過程中不同裂紋相互連接，最終導(dǎo)致車軸斷裂。
結(jié)論
⑴車軸的原材料、鍛造熱處理工序未對其疲勞性能產(chǎn)生不利影響。
⑵車軸機加工過程中，進(jìn)給量的提高直接導(dǎo)致了車軸表層拉應(yīng)力的增大，降低了車軸的疲勞極限。同時，表面粗糙度的過高又為裂紋提供了大量的萌生位置，最終使得車軸圓周表面多個位置產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴(kuò)展過程中相互連接，進(jìn)而發(fā)生斷裂。
展開 改進(jìn)型緊湊拉伸試樣疲勞裂紋擴(kuò)展分析-ANSYS Workbench ￥3
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。這種方法涉及準(zhǔn)確評估應(yīng)力強度因子（SIFs）、裂紋擴(kuò)展路徑，并通過增量裂紋擴(kuò)展分析進(jìn)行疲勞壽命評估。疲勞裂紋擴(kuò)展結(jié)果表明，疲勞裂紋總是被孔洞吸引，因此它要么只能彎曲其路徑并向孔洞擴(kuò)展，要么只能在孔洞丟失后從孔洞處漂浮并進(jìn)一步擴(kuò)展。在混合模式載荷條件下的裂紋擴(kuò)展軌跡方面，本研究的結(jié)果與文獻(xiàn)中發(fā)表的幾項裂紋擴(kuò)展實驗結(jié)果相似，這些實驗觀察到了類似的結(jié)果。
3. : Setup
拖動Static Structural Analysis 到 ANSYS Workbench中:
4. : Engineering Data (Material Model)
o 選擇的材料為"SAE 1020 Carbon Steel".
展開 形狀不規(guī)則裂紋的疲勞壽命預(yù)測技術(shù)
形狀不規(guī)則裂紋的疲勞壽命預(yù)測技術(shù)
林曉斌 Roderick A.Smith
摘要 描述了一種能自動模擬任意面形裂紋疲勞擴(kuò)展的計算技術(shù)。該技術(shù)基于三維有限單元法和Paris疲勞裂紋擴(kuò)展速率方程，并具有網(wǎng)格隨裂紋擴(kuò)展重新自動生成的能力。技術(shù)的實用性通過幾個典型的工程裂紋模擬實例得到了說明。
關(guān)鍵詞 疲勞裂紋擴(kuò)展 損傷容限設(shè)計 應(yīng)力強度因子 有限元
中國圖書資料分類法分類號 TP202
1963年P(guān)aris和Erdogan［1］發(fā)表了一篇著名的論文，首次對疲勞裂紋擴(kuò)展速率和應(yīng)力強度因子范圍之間的試驗曲線進(jìn)行了關(guān)聯(lián)，指出了金屬材料中裂紋的疲勞擴(kuò)展主要由應(yīng)力強度因子范圍控制。盡管從那時起，以斷裂力學(xué)為基礎(chǔ)的疲勞裂紋擴(kuò)展研究得到了迅速發(fā)展，但Paris和Erdogan建議的經(jīng)驗公式目前仍然是計算工程裂紋疲勞擴(kuò)展壽命的主要工具。
工程中遇到的裂紋通常是形狀不規(guī)則裂紋，在疲勞載荷作用下，這些不規(guī)則裂紋又可能發(fā)生顯著的形狀變化。如何處理裂紋的形狀及其變化，一直是疲勞科學(xué)家和工程師想要解決的問題。當(dāng)前，裂紋的斷裂評定或剩余疲勞壽命計算一般需要預(yù)先假定裂紋的形狀，例如，假定表面裂紋為半橢圓形、埋藏裂紋為橢圓形、穿透裂紋為直線形。一些規(guī)范，如美國的ASME XI［2］，英國的BSI PD 6493［3］和中國的CVDA—84［4］等都給出了簡化裂紋的具體步驟。這些規(guī)則也建議了計算疲勞裂紋擴(kuò)展壽命的方法，即通過假定裂紋在疲勞擴(kuò)展過程中的形狀，應(yīng)用Paris公式對裂紋前沿上的一個特征點進(jìn)行計算，對于表面裂紋，這一特征點通常為裂紋深度點。大量試驗已經(jīng)表明，這些規(guī)范所假定的裂紋形狀在許多情況下與實際不符。
筆者最近發(fā)展了一種計算疲勞裂紋擴(kuò)展壽命的新技術(shù)。該技術(shù)能直接跟蹤預(yù)測疲勞裂紋的形狀變化，從而顯著提高了疲勞壽命的計算精度。
展開 
改進(jìn)的緊湊拉伸試樣的疲勞裂紋擴(kuò)展分析 - ANSYS Workbench ￥3
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)，準(zhǔn)確預(yù)測恒定幅值載荷條件下的裂紋擴(kuò)展路徑和相關(guān)的疲勞壽命。
在線彈性斷裂力學(xué) (LEFM) 假設(shè)下，采用巴黎定律模型評估具有不同 MCTS 配置的改進(jìn)緊湊拉伸試樣 (MCTS) 的混合模式疲勞壽命。該方法涉及通過增量裂紋擴(kuò)展分析準(zhǔn)確評估應(yīng)力強度因子 (SIF)、裂紋擴(kuò)展路徑和疲勞壽命評估。
疲勞裂紋擴(kuò)展結(jié)果表明，疲勞裂紋始終被孔吸引，因此要么它只能彎曲路徑并向孔擴(kuò)展，要么它只能從孔中浮出并在孔消失后進(jìn)一步擴(kuò)展。就混合型載荷條件下裂紋擴(kuò)展的軌跡而言，本研究的結(jié)果與文獻(xiàn)中發(fā)表的幾項裂紋擴(kuò)展實驗的結(jié)果相一致，這些實驗顯示了類似的觀察結(jié)果。
本教程主要基于 Abdulnaser M. Alshoaibi 和 Yahya Ali Fageehi 的論文“線性彈性材料疲勞裂紋擴(kuò)展路徑的數(shù)值分析和壽命預(yù)測”。
第 2 步：設(shè)置
在 ANSYS Workbench 主菜單上拖放靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析：
步驟3：工程數(shù)據(jù)（材料模型）
本教程選定的材料是“SAE 1020 碳鋼”。
材料模型由各向同性彈性、拉伸屈服強度、拉伸極限強度和巴黎定律參數(shù)（C 和 m）組成。
展開 abaqus低周疲勞裂紋擴(kuò)展仿真案例講解 ￥50
abaqus低周疲勞裂紋擴(kuò)展仿真案例講解
Afgrow損傷容限疲勞裂紋擴(kuò)展分析軟件
Afgrow損傷容限疲勞裂紋擴(kuò)展分析軟件
采用Abaqus和Marc軟件的疲勞裂紋擴(kuò)展分析對比
1基本理論
在進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展計算時，兩款軟件的基本理論相同，均是基于Paris公式。不同的是，Abaqus僅提供了能量釋放率形式的Paris公式，即
而Marc還提供了應(yīng)力強度因子形式的paris公式。兩種公式形式下的參數(shù)C和m有所不同。
Abaqus通過下式判斷疲勞裂紋何時開始擴(kuò)展
而Marc則通過在分析工況中選中相應(yīng)的初始裂紋，通過設(shè)置多個分析工況，控制裂紋開始擴(kuò)展的時間。
2軟件分析過程
ABAQUS
Abaqus進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展分析時，分析步需選擇Direct cyclic。另需編輯關(guān)鍵字，輸入?yún)?shù)C、m等。
初始裂紋建模與其它類型的裂紋相似，通過擴(kuò)展有限元方式建立初始裂紋及實現(xiàn)裂紋的擴(kuò)展，因此初始裂紋需剛好穿過整數(shù)個單元，才能實現(xiàn)初始裂紋的準(zhǔn)確建模。Abaqus中，每次疲勞裂紋擴(kuò)展的距離為一個單元，然后軟件會以單元的長度和得到的能量釋放率，通過Paris公式計算出對應(yīng)的疲勞周次，直接跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的循環(huán)次數(shù)，進(jìn)行后續(xù)的計算。
Abaqus軟件的疲勞裂紋擴(kuò)展分析暫不支持非線性，僅可定義裂紋面之間的接觸。
Marc
Marc軟件進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展分析時，與常規(guī)分析裂紋沒有太大差別，無需定義特殊的分析類型。初始裂紋建模和裂紋的擴(kuò)展則是通過網(wǎng)格重劃分實現(xiàn)。
Marc軟件中，每次疲勞裂紋擴(kuò)展的距離有兩種控制方式。方式1：直接由Paris公式計算出擴(kuò)展的距離，逐一計算各疲勞周次。
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