斷裂
關(guān)注創(chuàng)建者：陪伴悶油瓶 創(chuàng)建時間：2018-06-22
斷裂的視頻教程
ABAQUS材料斷裂與失效系列 之 斷裂力學(xué)的基本概念
開胃菜：斷裂力學(xué)的基本概念 專題一：圍道積分運算 專題二：材料的損傷和侵蝕 專題三：基于Cohesive方法的斷裂仿真 專題四：VCCT詳解與應(yīng)用 專題五：XFEM詳解與應(yīng)用 專題六：低周疲勞仿真 首先來的是開胃菜，講斷裂力學(xué)的基本概念，通過這堂課讓大家對斷裂力學(xué)有一個大概的認(rèn)識，方便后面的學(xué)習(xí)，有基礎(chǔ)的同學(xué)可以跳過，想更系統(tǒng)的學(xué)習(xí)斷裂力學(xué)的同學(xué)可以購買相關(guān)理論書籍進(jìn)行學(xué)習(xí)。
￥10 46分鐘 3330播放
查看
Abaqus三點彎曲直到斷裂（里面的斷裂準(zhǔn)則可以用于做單向拉伸直到斷裂的模擬）
三點彎曲到斷裂附帶CAE文件。 如果你的版本比較低，可以加我Q1806998297，我可以發(fā)inp文件給您。 里面的斷裂準(zhǔn)則可以用于做單向拉伸直到斷裂的模擬。 為中華崛起而苦讀
￥20 11分鐘 1652播放
查看
ABAQUS材料斷裂與失效系列 之 基于Cohesive方法的斷裂仿真
-晶體拉伸斷裂仿真 課程案例： 【雙懸臂梁撕裂模型】 通常實驗中通過該方法測試獲得材料膠結(jié)面的I型開裂斷裂參數(shù)。
￥120 5小時34分鐘 11911播放
查看
斷裂的實例教程
【科技名詞】：斷裂力學(xué) fracture mechanics
【定義】：利用線彈性力學(xué)和彈塑性理論的分析方法，從宏觀角度定量研究含裂紋物體裂紋擴(kuò)展規(guī)律的一門學(xué)科。
【學(xué)科】：材料科學(xué)技術(shù)_材料科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ) _材料科學(xué)基礎(chǔ) _材料物理及化學(xué)基礎(chǔ)
【相關(guān)名詞】：線彈性斷裂力學(xué) 彈塑性斷裂力學(xué) 巖石斷裂力學(xué)
圖片來源：視覺中國
【延伸閱讀】
固體材料的破壞過程，一個非常基礎(chǔ)的問題，卻和湍流模型并列為固體力學(xué)和流體力學(xué)的兩大難題。自伽利略時代開始，無數(shù)力學(xué)人在這個問題上孜孜以求，從破壞結(jié)果到破壞過程，從宏觀破壞到微觀損傷，從簡單的拉斷、壓潰到引入疲勞、腐蝕、磨損，這一問題的答案在不斷被擴(kuò)充。
斷裂力學(xué)狹義上一般指借助連續(xù)介質(zhì)力學(xué)中的線彈性和彈塑性理論，從宏觀角度來研究固體材料破壞過程的所謂宏觀斷裂力學(xué)。它上承以屈服強(qiáng)度等材料指標(biāo)為主的強(qiáng)度理論，下啟以研究原子位錯等晶體尺度內(nèi)的斷裂過程為主的微觀斷裂力學(xué)。盡管1920年這一學(xué)科才宣告確立，但百年的發(fā)展已使其成為解決固體材料破壞過程這一問題的重要工具。
宏觀斷裂力學(xué)根據(jù)材料的類型分為線彈性斷裂力學(xué)和彈塑性斷裂力學(xué)，前者針對脆性材料和小范圍屈服假設(shè)下的塑性材料，后者則關(guān)注大范圍屈服下的塑性斷裂問題。
線彈性斷裂力學(xué)由英國科學(xué)家格里菲斯首創(chuàng)，他在1920年提出基于能量平衡的斷裂準(zhǔn)則并用以描述理想脆性材料（如玻璃）的斷裂過程。隨后美國科學(xué)家歐文在此基礎(chǔ)上提出了能量釋放率，它是裂紋擴(kuò)展單位面積所需要消耗的能量，并將應(yīng)用對象擴(kuò)展到工程準(zhǔn)脆性材料（如鑄鐵）。同時，歐文還證明了裂紋尖端的應(yīng)力場和位移場可以用一個與能量釋放率有關(guān)的單參量表征，這就是后來著名的應(yīng)力強(qiáng)度因子（一種對應(yīng)力大小的度量）。如今，近10厘米厚的應(yīng)力強(qiáng)度因子手冊已是工程師的必備之物。
展開 材料力學(xué)低碳鋼拉伸試驗中，材料的變形分為四個階段：彈性階段、屈服流動階段、強(qiáng)化階段和徑縮斷裂階段，如圖1，其中當(dāng)材料經(jīng)過d點后，材料很快發(fā)生斷裂，該點對應(yīng)的應(yīng)力σb即為強(qiáng)度極限。但這只是實驗觀察到的現(xiàn)象，它與材料的理論斷裂值還有很大的區(qū)別。
假設(shè)材料的斷裂是由于原子間距被拉的太遠(yuǎn)，超過了極限從而發(fā)生的斷裂。我們知道，原子之間的力與原子間的距離存在一定的關(guān)系，當(dāng)原子靠的特別近的時候，原子間存在排斥力，當(dāng)原子離的比較遠(yuǎn)的時候，原子間存在相互吸引力，在某一距離下，原子間的作用力為0，即平衡位置。
現(xiàn)在我們來考慮原子間的力與應(yīng)力的關(guān)系，根據(jù)應(yīng)力的定義
顯然，曲線上的最大值σm即代表原子間的最大結(jié)合力——理論斷裂強(qiáng)度，即在理論上認(rèn)為材料應(yīng)力超過σm時將被拉斷。作為一級近似，該曲線可用正弦曲線表示。
而實際上，對于純鐵的抗拉強(qiáng)度是只有170～270MPa左右，我們熟知的Q235鋼，其抗拉極限為375～460MPa，Q345鋼的抗拉強(qiáng)度約是490-620MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于材料的理論斷裂強(qiáng)度。主要原因在于公式(11)表示的是理想材料的斷裂強(qiáng)度，也就是說材料中沒有任何的缺陷。但這是不可能的，材料在冶金、鑄造、加工等過程中難免會產(chǎn)生一些初始缺陷，造成應(yīng)力集中從而大大降低了材料的強(qiáng)度缺陷。
下載地址：晶體材料強(qiáng)度與斷裂微觀理論
展開 0
1
疲勞與斷裂的概念
1、疲勞：金屬材料在應(yīng)力或應(yīng)變的反復(fù)作用下發(fā)生的性能變化稱為疲勞；
2、疲勞斷裂：材料承受交變循環(huán)應(yīng)力或應(yīng)變時，引起的局部結(jié)構(gòu)變化和內(nèi)部缺陷的不斷地發(fā)展，使材料的力學(xué)性能下降，最終導(dǎo)致產(chǎn)品或材料的完全斷裂，這個過程稱為疲勞斷裂。也可簡稱為金屬的疲勞。引起疲勞斷裂的應(yīng)力一般很低，疲勞斷裂的發(fā)生，往往具有突發(fā)性、高度局部性及對各種缺陷的敏感性等特點。
0
2
疲勞斷裂的分類
1、高周疲勞與低周疲勞
如果作用在零件或構(gòu)件的應(yīng)力水平較低，破壞的循環(huán)次數(shù)高于10萬次的疲勞，稱為高周疲勞。
例如彈簧、傳動軸、緊固件等類產(chǎn)品一般以高周疲勞見多。
作用在零件構(gòu)件的應(yīng)力水平較高，破壞的循環(huán)次數(shù)較低，一般低于1萬次的疲勞，稱為低周疲勞。例如壓力容器，汽輪機(jī)零件的疲勞損壞屬于低周疲勞 。
2、應(yīng)力和應(yīng)變來分析
應(yīng)變疲勞——高應(yīng)力，循環(huán)次數(shù)較低，稱為低周疲勞；
應(yīng)力疲勞——低應(yīng)力，循環(huán)次數(shù)較高，稱為高周疲勞。
展開 斷裂力學(xué)是近幾十年才發(fā)展起來了的一門新興學(xué)科，主要研究承載體由于含有一條主裂紋發(fā)生擴(kuò)展（包括靜載及疲勞載荷下的擴(kuò)展）而產(chǎn)生失效的條件。斷裂力學(xué)應(yīng)用于各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的分析，并從裂紋起裂、擴(kuò)展到失穩(wěn)過程都在其分析范圍內(nèi)。由于它與材料或結(jié)構(gòu)的安全問題直接相關(guān)，因此它雖然起步晚，但實驗與理論均發(fā)展迅速，并在工程上得到了廣泛應(yīng)用。斷裂力學(xué)研究的方法是：從彈性力學(xué)方程或彈塑性力學(xué)方程出發(fā)，把裂紋作為一種邊界條件，考察裂紋頂端的應(yīng)力場、應(yīng)變場和位移場，設(shè)法建立這些場與控制斷裂的物理參量的關(guān)系和裂紋尖端附近的局部斷裂條件。
國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀
目前，斷裂力學(xué)總的研究趨勢是：從線彈性到彈塑性；從靜態(tài)斷裂到動態(tài)斷裂；從宏觀微觀分離到宏觀與微觀結(jié)合；從確定性方法到概率統(tǒng)計性方法。所以就斷裂力學(xué)本身而言，根據(jù)研究的具體內(nèi)容和范圍，它又被分為宏觀斷裂力學(xué)（工程斷裂力學(xué)）和微觀斷裂力學(xué)（屬金屬物理范疇）。宏觀斷裂力學(xué)又可分為彈性斷裂力學(xué)（它包括線性彈性斷裂力學(xué)和非線性彈性斷裂力學(xué)）和彈塑性斷裂力學(xué)（包括小范圍屈服斷裂力學(xué)和大范圍屈服斷裂力學(xué)及全面屈服斷裂力學(xué)）。工程斷裂力學(xué)還包括疲勞斷裂、蠕變斷裂、腐蝕斷裂、腐蝕疲勞斷裂及蠕變疲勞斷裂等工程中重要方面。如今在斷裂力學(xué)研究方法中，又引入可靠性理論，稱為概率斷裂力學(xué)，使斷裂力學(xué)的研究內(nèi)容更加豐富，也使斷裂力學(xué)的理論得到進(jìn)一步的發(fā)展和完善，并在工程實際中發(fā)揮出越來越大的指導(dǎo)作用。
1.
展開 下載地址：疲勞與斷裂華中科技大學(xué)文檔下載
斷裂的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
斷裂的最新內(nèi)容
如果胎紋拍打頻率、發(fā)動機(jī)震動頻率、懸架傳遞頻率恰好撞上了輪轂的“固有頻率”，哪怕沒有猛烈撞擊，輪轂也會在自我抖動中金屬疲勞，瞬間斷裂。
算出固有頻率，避開重合區(qū)間——就是我們輪轂仿真第①期實戰(zhàn)的核心任務(wù)。
達(dá)索MODSIM——讓仿真“平權(quán)”
無需再死磕晦澀難懂的理論，讓平臺成為你的外掛。
由于模擬過程會牽扯到鍵的形成和斷裂，因此不能對鍵長進(jìn)行約束，shake要設(shè)置為0。
·
· 降本增效核心價值：減少70%-90% 物理樣機(jī)試制與測試，縮短30%-50% 研發(fā)周期，降低40% 以上研發(fā)成本；提前排查設(shè)計缺陷（如共振、干涉、疲勞斷裂），避免后期返工風(fēng)險。
4. 易用性與生態(tài)完善
· 提供參數(shù)化建模模板（如 Adams/Car 懸架模板），降低建模門檻，工程師可快速迭代設(shè)計方案。
5．工作物溫度高于400℃時，禁止用鏈條或鋼絲繩起吊，或采取隔熱措施，以免退火后斷裂。使用行車吊運工作物，應(yīng)遵守行車及掛鉤工操作規(guī)程。
一、 單槽鑄鐵地軌維護(hù)
1. 為了防止單槽鑄鐵地軌發(fā)生的變形，在吊裝單槽鑄鐵地軌時，要用四根同樣長度的鋼絲繩同時掛住單槽鑄鐵地軌上得四個起重孔，將單槽鑄鐵地軌平穩(wěn)吊裝在運輸工具上。
2.
這種隨機(jī)、往復(fù)、幅度變化的風(fēng)致應(yīng)力會對關(guān)鍵受力構(gòu)件（如焊縫、螺栓節(jié)點、支撐結(jié)構(gòu)）造成累積損傷，可能導(dǎo)致材料在遠(yuǎn)低于靜力強(qiáng)度的應(yīng)力水平下發(fā)生疲勞斷裂。
疲勞仿真就是在結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析（特別是基于CFD模擬得到的載荷譜）基礎(chǔ)上，引入材料的疲勞性能數(shù)據(jù)（S-N曲線或斷裂力學(xué)模型），對關(guān)鍵部位進(jìn)行疲勞壽命評估。
最后是完美閉環(huán)了“力-熱-損傷”的耦合，它不僅能算應(yīng)力，還能同步算出溫度升高以及材料的受損程度，在模擬金屬穿透、飛濺、切屑形成等斷裂失效行為時，具有無與倫比的仿真精度和視覺逼真度。
經(jīng)典GTN模型認(rèn)為，材料斷裂主要源于微孔的形核、長大與聚合，因此它更適合描述以拉伸三軸應(yīng)力為主導(dǎo)的韌性斷裂。但這篇文章研究的對象是厚度僅0.084 mm的AISI 440B超薄不銹鋼板。實驗發(fā)現(xiàn)，這類材料在沖裁時并沒有表現(xiàn)出典型的“微孔充分長大后再斷裂”的特征，而是呈現(xiàn)出更明顯的撕裂失效與剪切主導(dǎo)破壞特征。也就是說，當(dāng)板厚進(jìn)入超薄尺度后，傳統(tǒng)GTN模型已經(jīng)難以完整解釋實際斷裂機(jī)制。
但超表面設(shè)計 “跨尺度難、算力成本高、設(shè)計閉環(huán)斷裂” 等痛點，嚴(yán)重制約技術(shù)落地。
超表面是由亞波長（小于工作波長）微納結(jié)構(gòu)單元周期性 / 非周期性排布的二維人工光學(xué)器件，厚度僅為傳統(tǒng)透鏡的 1/100 甚至更薄，可精準(zhǔn)調(diào)控光的相位、振幅、偏振等特性，徹底打破傳統(tǒng)光學(xué) “曲面、厚重、多片疊加” 的固有形態(tài)。
2.2 宏觀機(jī)械力學(xué)與熔體流變性能對比
在物理機(jī)械性能測試中，兩者展現(xiàn)出了不同的斷裂失效行為與形變特征。
表2：樣品A與樣品B的機(jī)械力學(xué)性能與能量吸收特征對比
樣品
彎曲模量 (MPa)
斷裂伸長率 (%)
斷裂強(qiáng)度 (MPa)
破壞韌性 (MJ/m3)
缺口沖擊強(qiáng)度 (KJ/m2) (-30℃ 低溫環(huán)境)
▲ 圖4：樣品A與B的機(jī)械性能。
斷裂延伸率則是抗拉強(qiáng)度所對應(yīng)的應(yīng)變值，塑性應(yīng)變值超過斷裂延伸率時，材料同樣被視為失效。
圖2 應(yīng)力應(yīng)變曲線
1.2 獲取途徑
工程應(yīng)力應(yīng)變曲線的獲取主要有三種途徑，各有優(yōu)劣。
第一種方式是向材料供應(yīng)商直接索取，這是最理想的信息來源，尤其對于成熟牌號的商業(yè)材料，供應(yīng)商通常能提供完整的測試報告。
