VCCT的案例
案例36-基于VCCT的復合材料疊層T形接頭裂紋擴展模擬
邊界條件和載荷與VCCT模型中的相同，預定義的裂紋模型用于相同的裂紋尺寸。
下表顯示了CZM模型的輸入參數：
以下示例輸入定義了粘性區模型：
下圖顯示了具有相同網格的VCCT和CZM模型中的Y分量應力。
與VCCT模型類似，CZM中的脫粘從彎曲裂紋部分開始，然后與水平裂紋部分的脫粘合并，從而分離層壓板。
下圖顯示了兩種模型的分層力-撓度（Y力對Y位移）響應：
對于這兩種模型，力隨著施加的位移而增加，并在裂紋開始增長之前迅速達到峰值。然后，反作用力在裂紋擴展的初始階段迅速減小，然后隨著隨后的裂紋擴展而減慢。
結果略有不同，因為用于VCCT裂紋擴展的斷裂標準僅基于線性和臨界斷裂能量，而CZM模型的分層基于層間強度和臨界能量。人工阻尼系數也會影響CZM模型的收斂性。此外，在VCCT模型中，當達到斷裂標準時，節點瞬間分離，這意味著承載能力比CZM模型中下降得更快。
建議
當建立基于VCCT的裂紋擴展分析時，請考慮以下提示和建議：
• 裂紋尖端/前端前后單元尺寸的差異會影響能量釋放率計算的準確性。盡可能對沿預定義裂紋路徑的單元使用大小相等的網格。
• 網格大小本身也會影響求解。在嘗試有限元解之前，檢查網格尺寸收斂性。
• 為了確保能量釋放率計算的準確性，請仔細定義裂紋擴展。
• 以下假設適用于VCCT計算：
–當裂紋少量前進時釋放的應變能與閉合裂紋所需的能量相同。
–裂紋尖端/前端位置處的裂紋尖端場/變形與裂紋少量擴展時發生的變形相似。
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ABAQUS中在三點彎曲模擬VCCT方法應用
大家好，今天我們通過一個簡單案例學習VCCT方法在三點彎曲模擬的應用。案例模型如圖1所示，帶缺陷平板在兩端彎矩作用下發生擴展至斷裂破壞的過程。小伙伴們掃碼關注公眾號“ABAQUS仿真世界”，不定期推送免費學習案例，歡迎加入。下面詳解每個步驟的設置。
圖1模型
目標：學會VCCT方法的設置及應用。
幾何模型：本案例將平板一分為二，建立左右兩個相同的矩形part，在后續接觸中設置VCCT。
圖2裝配模型
材料：定義了線彈性材料steel，彈性模量200000，泊松比0.3。建立Homogeneous solid屬性并賦予part。進入裝配，通過移動將兩塊平板拼接在一起，如圖2所示。
分析步設置：為提高收斂性，修改增量步長為0.01，最小增量步長1e-8，最大增量步數改為250，打開大變形。定義右邊參考點集合CM3，UR3的歷史輸出，便于后處理輸出曲線。
圖3 分析步設置
展開 #ABAQUS使用vcct進行裂紋擴展計算插件
<p>虛擬裂紋閉合方法‘vcct’，廣泛應用于斷裂力學中裂紋擴展的模擬分析中，虛擬裂紋閉合法是經過對斷裂力學的不斷深入研究而提出的能夠有效計算裂紋尖端能量釋放率的一種極為有效的方法，ABAQUS軟件中在早期并未提供虛擬裂紋閉合法vcct的功能，因此必須自己二次開發程序才能進行順利進行能量的提取計算，否則，需要經過手動處理大量的數據文件才能獲得想要的結果，這個過程是極為復雜的，經過ABAQUS版本的不斷改進，在6.10版本之后的ABAQUS中都加入了vcct的計算，這使得裂紋尖端能量的計算及裂紋擴展的分析又向前邁進了一步，此帖子主要對比使用二次開發的插件及較新版本中自帶的vcct計算之間的結果對比。</p><p>模型建立：</p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/201812/a5231bea6dd34249ac610ea6ca0698e3.jpg" title="1.jpg" alt="1.jpg" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201812/a5231bea6dd34249ac610ea6ca0698e3.jpg?image_process=/format,webp/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/201812/a5231bea6dd34249ac610ea6ca0698e3.jpg?
展開 ABAQUS經典培訓案例之斷裂專題-VCCT方法應用（附CAE文件） ￥10
目標：學會VCCT方法的設置及應用。
幾何模型：本案例將平板一分為二，建立左右兩個相同的矩形part，在后續接觸中設置VCCT。
圖2裝配模型
材料：定義了線彈性材料steel，彈性模量200000，泊松比0.3。建立Homogeneoussolid屬性并賦予part。進入裝配，通過移動將兩塊平板拼接在一起，如圖2所示。
分析步設置：為提高收斂性，修改增量步長為0.01，最小增量步長1e-8，最大增量步數改為250，打開大變形。定義右邊參考點集合CM3，UR3的歷史輸出，便于后處理輸出曲線。
圖3 分析步設置
相互作用設置：建立接觸屬性，切向無摩擦，設置斷裂準則，如圖4所示。將左邊平板的右邊界分成兩段，下面一段長2mm表示初始裂紋，創建set集bond，選擇上部的邊線。建立左右平板對接接觸，
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ABAQUS材料斷裂與失效-XFEM|VCCT|COHESIVE|疲勞|侵蝕
【視頻地址】
開胃菜：斷裂力學的基本概念【完成】
專題一：圍道積分運算【完成】
專題二：材料的損傷和侵蝕【完成】
專題三：基于Cohesive方法的斷裂仿真【正錄】
專題四：VCCT詳解與應用【籌備】
專題五：XFEM詳解與應用【籌備】
專題六：低周疲勞仿真【籌備】
溫馨提示：百度傳課中搜索“Abaqus專訓營”，可找到相關的課程！
【課程案例動畫】
專題二：材料的損傷和侵蝕
Marc復合材料分層仿真分析
背景
通過虛擬裂紋閉合技術（VCCT）的裂紋擴展，以及使用界面元素的內聚區模型的損傷演化，研究了厚復合材料結構中的分層問題。復合材料有四層，在第3層和第4層之間有一個初始缺陷。結構承受壓縮載荷，導致零件在初始缺陷處屈曲。
VCCT模型通過“粘接失效”選項定義初始缺陷。缺陷處的節點應定期接觸（以避免穿透）。通過將它們識別為“粘接失效”區域的一部分，告訴程序讓它們進行常規接觸，即使它們是粘合界面的一部分。
在VCCT情況下，兩個部件剛性連接，直到出現裂紋擴展。通過界面元件，在部件之間存在彈性層。
使用VCCT，零件具有完美的結合，直到出現裂紋擴展。用戶輸入裂紋擴展阻力（Gc）以指示裂紋何時應擴展，此處（Gc）被視為裂紋性質，粘性區模型在界面中使用彈性層，這也會影響結構在發生任何損壞之前的變形。為內聚材料定律輸入的內聚能量（也稱為Gc）被視為界面元素的材料性質，在VCCT情況下，這種內聚能與裂紋擴展阻力之間的關系是，兩者都與分裂材料所需的能量有關。
設置
圖1顯示了識別出不同接觸體的模型，頂部具有更精細的網格，以便準確描述缺陷區域并允許裂紋擴展。
圖1 VCCT計算模型
在圖2中，顯示了頂部的底面，膠失活區域和裂縫前緣。
圖2 模型底面
可以在Mentat中找到“粘接失效”設置，如下所示：
圖3 接觸區域屬性菜單
裂縫的產生方式如下。在這里，選擇要VCCT的應用程序，并在VCCT裂紋擴展屬性菜單中填寫裂紋擴展的設置（見圖4）。我們確保將初始裂紋擴展模式設置為“直接”，將裂紋擴展方法設置為“釋放約束”，并輸入裂紋擴展阻力（Gc=7×106 N/m），以確定何時應出現裂紋擴展。
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01 背景
通過虛擬裂紋閉合技術（VCCT）的裂紋擴展，以及使用界面元素的內聚區模型的損傷演化，研究了厚復合材料結構中的分層問題。復合材料有四層，在第3層和第4層之間有一個初始缺陷。結構承受壓縮載荷，導致零件在初始缺陷處屈曲。
VCCT模型通過“粘接失效”選項定義初始缺陷。缺陷處的節點應定期接觸（以避免穿透）。通過將它們識別為“粘接失效”區域的一部分，告訴程序讓它們進行常規接觸，即使它們是粘合界面的一部分。
在VCCT情況下，兩個部件剛性連接，直到出現裂紋擴展。通過界面元件，在部件之間存在彈性層。
使用VCCT，零件具有完美的結合，直到出現裂紋擴展。用戶輸入裂紋擴展阻力（Gc）以指示裂紋何時應擴展，此處（Gc）被視為裂紋性質，粘性區模型在界面中使用彈性層，這也會影響結構在發生任何損壞之前的變形。為內聚材料定律輸入的內聚能量（也稱為Gc）被視為界面元素的材料性質，在VCCT情況下，這種內聚能與裂紋擴展阻力之間的關系是，兩者都與分裂材料所需的能量有關。
02 設置
圖1顯示了識別出不同接觸體的模型，頂部具有更精細的網格，以便準確描述缺陷區域并允許裂紋擴展。
圖1 VCCT計算模型
在圖2中，顯示了頂部的底面，膠失活區域和裂縫前緣。
圖2 模型底面
可以在Mentat中找到“粘接失效”設置，如下所示：
圖3 接觸區域屬性菜單
裂縫的產生方式如下。在這里，選擇要VCCT的應用程序，并在VCCT裂紋擴展屬性菜單中填寫裂紋擴展的設置（見圖4）。我們確保將初始裂紋擴展模式設置為“直接”，將裂紋擴展方法設置為“釋放約束”，并輸入裂紋擴展阻力（Gc=7×106 N/m），以確定何時應出現裂紋擴展。
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VCCT詳細資料
設計仿真 | Marc 復合材料分層仿真分析
圖4 裂縫屬性菜單
圖5 VCCT裂紋擴展屬性菜單
03結果
圖6和圖7顯示了模型的變形形狀和膠層的接觸狀態。鋼板向下彎曲，缺陷區域彎曲。當然，這會隨VCCT和粘性材料的選定值而變化。
圖6 VCCT的整體變形形狀
圖7 復合材料接觸狀態
設計仿真 | Marc 復合材料分層仿真分析
當然，這會隨VCCT和粘性材料的選定值而變化。
圖6 VCCT的整體變形形狀
圖7 復合材料接觸狀態
轉載，ABAQUS復合材料仿真到底有多強
Abaqus中復合材料分層破壞的模擬有兩種方式：VCCT（虛擬裂紋閉合技術）和Cohesive技術。
虛擬裂紋閉合技術（VCCT）
VCCT基于線彈性斷裂力學的概念，通過計算不同形式裂紋尖端的能力釋放率，與復合材料層間開裂的臨界能量釋放率相比較。
VCCT與Abaqus現有的單元、材料以及求解功能兼容；與網格無關的裂紋定義；只需要定義裂紋界面，無需定義裂紋開裂方向。
VCCT可以用來確定結構的承載極限以及類似的典型航空復合材料結構的失效模式。
Cohesive技術
在Abaqus中，采用cohesive單元技術或基于cohesive的接觸技術來模擬復合材料的分層破壞以及膠結接頭的連接。
開始分離 分離后
采用Abaqus/Standard模擬具有加強筋的蒙皮開裂。
五、 Z-pin增強復合材料的模擬
在Abaqus中，使用VCCT和cohesive單元來模擬Z-pin增強復合材料。復合材料開裂使用VCCT技術，而Z-pin的影響使用cohesive單元模擬。
綜上所述，Abaqus中除了一般有限元軟件都具有的分析功能外，方便快捷定義復合材料的前后處理模塊、實體殼單元、Hashin’s損傷模型、編制復合材以及VCCT開裂準則都是其他有限元軟件所不具有的獨特強大功能。
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Abaqus在飛機復合材料中的應用
對于此類復合材料的模擬，可以同時使用VCCT和cohesive單元技術。復合材料的層間開裂使用VCCT技術，而Z-pin的影響使用cohesive單元模擬。
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 Abaqus在飛機復合材料中的應用 附abaqus官方復合材料教材下載
對于
此類復合材料的模擬，可以同時使用VCCT和cohesive單元技術。復合材料的層間開裂使用VCCT技術，而Z-pin的影響使用cohesive單元模擬。
下載地址：abaqus官方復合材料教材
復合材料幾個軟件 對比分析
復合材料分層破壞的模擬：
Abaqus中采用了VCCT及Cohesive技術，在samcef中也包含有Cohesive elements的定 義，可以用于復合材料的層間撕裂和損傷分析,但沒有應用VCCT技術。
另外，Abaqus中包含Z-pin增強復合材料的模擬： Z-pin增強復合材料可以很好地控制復合材料的層間開裂。對于此類復合材料的模擬，可以同時使用VCCT和cohesive單元技術。復合材料的層間開裂使用VCCT技術，而Z-pin的影響使用cohesive單元模擬。
（3）裂紋擴展方面：
在ABAQUS，Samcef中都可以應用常規有限元法及XFEM對裂紋擴展進行分析:
常規的有限元法：不連續問題需要對網格重新劃分，大變形計算采用無網格方法，計算量比較大。擴展有限元法 ( XFEM)它繼承了常規有限元法的所有優點。
XFEM( 擴展有限元) 與常規有限元相比主要的優點是避免了常規有限元由于孔洞、夾雜、裂紋等不連續的存在導致的網格劃分不便，并能根據材料屬性和破壞準則自行判斷裂紋擴展的方向，在模擬孔洞、夾雜、裂縫裂紋擴展、剪切帶模擬等問題中得到了廣泛的應用。
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