Brittle Crack的案例
脆性斷裂brittle cracking的材料設(shè)置小示例
1 概述
本帖嘗試就BRITTLE CRACKING 模擬脆斷。 雖然BRITTLE CRACKING主要用于混凝土的斷裂分析，現(xiàn)在也逐漸應(yīng)用到陶瓷等其他脆性材料的斷裂分析。
2 設(shè)置
除了密度和彈性模量，需要設(shè)置材料的破壞參數(shù)，比如brittle cracking中的brittle failure 和brittle shear
brittle cracking 指定材料的拉伸強度（抗拉強度sigma-u）；
brittle shear 指定材料到達拉伸強度之后材料軟化的規(guī)律（指數(shù)形式，直線下降等）；
brittle failure 指定材料的斷裂韌性的一個指標，一般在E-5量級。
3 cae
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4 inp
c.part1.rar
c.part2.rar
5 說明
能模擬 雖然是很多新手熱衷于追求的結(jié)果，但是“能模擬”僅僅是萬里長征第一步，
是否模擬得準確（means相對準確），與實驗是否相符，那才是終極目的。比如這個模擬，抗拉強度是我自己假設(shè)的，而且我也假設(shè)材料為純脆性的。
結(jié)果顯示有2處斷裂，與實驗應(yīng)該出入很大。
另外，如果結(jié)果不好，還要注意檢查下網(wǎng)格。斷裂分析是嚴重非線性問題，網(wǎng)格對結(jié)果影響很大。這個模型來自第一個鏈接的孤立網(wǎng)格，我無法修改網(wǎng)格，
就湊合著用這個四面體網(wǎng)格算出來的。
6 常見問題之一：
注意要在step---fieldoutput 設(shè)置單元刪除，隱藏失效單元.
7 動畫
展開 使用brittle cracking模擬沖擊下的陶瓷開裂
brittle cracking主要用于模擬一些脆性材料
其中幫助文檔23.6.2 Cracking model for concrete部分詳細講述了brittle cracking的應(yīng)用及參數(shù)含義
在此簡單介紹一下，有想學(xué)習的可以一起探討：
在此上傳一個簡單的模型圖及結(jié)果吧，由于這里涉及很多細節(jié)問題，不再一一描述，每個參數(shù)的變化、網(wǎng)格密度的改變都會影響開裂，一些基本的簡單規(guī)律如下（這些規(guī)律很好理解，主要是跟參數(shù)的含義有關(guān)），大家可以在調(diào)試的時候參考，做有限元還是得自己多調(diào)試，多摸索。
1 失效應(yīng)變或位移越大，小球沖擊后單元失效越多 2 剪切保留因子越小，小球沖擊后單元失效越多 3 斷裂應(yīng)力或斷裂能越小，小球沖擊后失效單元越多
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以上三種情況與二維模型下的分析類似，因此可以得出以下結(jié)論：
abaqus2020-二維/三維-顯示分析-單元刪除法模擬裂紋：
僅采用通用接觸時出現(xiàn)明顯穿透；
僅采用接觸對接觸時模型中出現(xiàn)少許穿透；
同時采用通用接觸+接觸對接觸時模型中無明顯穿透（最佳）；
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附上三維模型文件及結(jié)果圖：
model:
abaqus2020-三維-顯示分析-單元刪除法（brittle cracking）模擬裂紋，僅采用通用接觸時，
abaqus2020-三維-顯示分析-單元刪除法（brittle cracking）模擬裂紋，僅采用接觸對接觸時，
abaqus2020-三維-顯示分析-單元刪除法（brittle cracking）模擬裂紋，同時采用接觸對接觸+通用接觸時，
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展開 abaqus脆性材料設(shè)置方法
brittle cracking的地方它主要設(shè)定了就是四個參數(shù)。可以把它想象成是我們前面以前在做plastic 時候一樣，它的應(yīng)力跟應(yīng)變。應(yīng)力前面算出來的平均值是抗拉強度是57MPa，那應(yīng)變就設(shè)成零。下一個狀態(tài)就是兩個點，第一個點就是說應(yīng)力會歸零，他的這個cracking strain就是e-5，可以回到上圖所示兩個點。這兩個點，一個點是在上方的57平均值，然后對應(yīng)到的cracking strain，可以把它想成是plastic strain就是零。
第二個點就是在下方應(yīng)力已經(jīng)是零，他的cracking strain是e-5。
它還有另外一個設(shè)定，就是suboption里面有一個shear，這個shear主要是講剪切方向，剪切方向可以用retention factor 的方式來做定義。這里的shear retention factor 可以看到是1跟0，因為它是一個skill factor，這個1 的意思就是說等同于抗拉強度57，它只是一個比例因子而已。那cracking strain一樣是0跟e-5，這是因為沒有做這種剪切的實驗，所以就假設(shè)它是跟這個抗拉的這個強度是一樣的。
除了brittle cracking跟brittle shear之外，還必須另外去設(shè)定brittle failure。brittle failure。Failure criterion選擇unidirectional意思是當任一方向都達到cracking strain 的時候，那元素勁度就會歸為零，而且會移除元素。所以不管是拉力方向或是剪力方向，只要達到抗拉強度，那就會把這個元素移除，這邊的這個 failure strain，我們也是跟前面一樣設(shè)成e-5。
展開 
ABAQUS2020-二維-顯示分析-通用接觸 是否可行（用帶與不帶coh模型、單元刪除法模型驗）
ABAQUS2020-二維-顯示分析-通用接觸-帶與不帶coh模型驗證.rar
例子1：不帶任何損傷的一個沖擊模型，下面是變形過程
例子2：模型中心線處插入coh的一個帶損傷的沖擊模型，下面是變形過程
例子3：模型全部插入coh的一個帶損傷的沖擊模型，下面是變形過程
例子4：使用brittle cracking模擬沖擊開裂
當小球接觸表面后一段時間，表面層單元損傷后，發(fā)生了穿透現(xiàn)象！！！難道是因為brittle cracking損傷后單元刪除，小球與基體內(nèi)部單元之間的接觸沒有成功建立？待進一步研究。
由于批量插入coh單元模擬沖擊開裂時，通用接觸都能正確建立，但是使用brittle cracking單元刪除法模擬沖擊開裂時卻不能有效建立沖頭與基體內(nèi)單元之間的接觸，而兩種方法的區(qū)別是批量嵌入coh模型的相鄰實體單元不是共用一個面，而使用brittle cracking單元刪除法模擬開裂的模型中相鄰實體單元是共用一個面。由此看來，應(yīng)該是相鄰實體單元共用一個面的時候，基體內(nèi)部實體單元不被識別為外部面，而是內(nèi)部面，所以沖頭與基體內(nèi)部實體單元間的接觸不能正常建立。
總結(jié)：達索公司此項功能的加入為模型的簡化分析提供了不少便利，再也不用擔心采用二維模型后接觸的設(shè)置了，點贊！
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展開 摔碎的燈泡-Abaqus/Explicit脆性開裂分析要點總結(jié) ￥79.98
在上次介紹完Brittle Cracking這個脆性開裂材料模型之后，有朋友反映不能做出我做的那種玻璃開裂的效果。可能是沒注意到幾個關(guān)鍵的地方，今天我把要點給大家講一下。
首先，回顧一下脆性開裂材料模型涉及到的材料失效模式，我們會設(shè)置材料的斷裂應(yīng)力，計算時Abaqus會判斷單元在拉伸和剪切方向是否達到所設(shè)定的斷裂應(yīng)力，達到之后材料就開始軟化，軟化路徑就是我們定義的表格式應(yīng)力-斷裂應(yīng)變曲線，當應(yīng)變?yōu)槲覀冊O(shè)置的斷裂應(yīng)變值時，單元刪除開始執(zhí)行。
Brittle Cracking分析要點涉及到單元刪除、狀態(tài)輸出與網(wǎng)格設(shè)置等內(nèi)容，下面總結(jié)如下。
☆要點1：單元類型里設(shè)置單元刪除。
單元刪除設(shè)置
☆要點2：Field Output里設(shè)置狀態(tài)輸出。
狀態(tài)輸出設(shè)置
☆要點3：殼單元的類型最好選擇三角形單元，這樣裂紋會更隨機，四邊形單元做出的裂紋呈鋸齒狀，不太符合實際情況。
☆要點4：單元密度一定要足夠大，否則單元刪除的速度會大于裂紋擴展的速度，達不到碎裂的效果。
單元密度要足夠大才能更好地捕捉到裂紋路徑
內(nèi)部導(dǎo)線與鎢絲我們采用beam單元來模擬。
導(dǎo)線采用beam單元
燈泡落地計算結(jié)果：
速度云圖
玻璃材料的局部透明化顯示
使用brittle cracking模型進行仿真時的要點大致是這些，大家可以試一下，參照這幾條對脆性材料進行失效仿真，很容易做出這種碎裂的效果。
付費部分是本文案例：燈泡碎裂分析的inp文件。
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例子：模型僅采用了通用接觸，采用了brittle cracking單元刪除法模擬開裂，結(jié)果出現(xiàn)了明顯穿透
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Brittle Cracking Model
脆性開裂模型卡片設(shè)置以及注意事項.pdf
ABAQUS-裂紋擴展-玻璃杯跌落碰撞破碎例子
裂紋 碰撞 破碎 跌落 Brittle Cracking 脆性開裂
歡迎大家觀看。課程網(wǎng)址：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c13334
abaqus2020-二維-顯示分析-通用接觸-單元刪除法模擬裂紋，解決單元穿透！！
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ABAQUS建模與材料分析清單
8、材料失效（只能在ABAQUS/Explicit中定義和應(yīng)用）
1）BRITTLE CRACKING: 該材料模型用于拉伸開裂的脆性材料，比如混凝土。
2）BRITTLEFAILURE: 該選項允許單元脆性開裂并失效，然后從模型中刪除。
3）EOS: 材料的狀態(tài)方程可以用于模擬流體動力學(xué) (爆炸)材料，或幾乎不可壓流體。
4）SHEAR FAILURE: 該選項用于模擬金屬材料的韌性失效 。
5）TENSILEFAILURE: 該選項用于模擬材料的拉伸失效。
玻璃杯跌落仿真與車載導(dǎo)航屏碰撞仿真關(guān)系的研究 ￥10
而分析模型為了得到玻璃破碎的過程，需要對以下幾點進行設(shè)置：
1、 材料的脆性斷裂設(shè)置
創(chuàng)建脆性材料玻璃，包括彈性模量密度等，主要是創(chuàng)建Brittle Cracking。（具體參數(shù)設(shè)置與說明見附件教程）
2、Field Output里設(shè)置狀態(tài)輸出
3、單元設(shè)置
殼單元的類型最好選擇三角形單元，這樣裂紋會更隨機符合實際情況。如果是3D模型，則采用四面體單元。單元類型里設(shè)置單元刪除。
三、由玻璃杯的跌落仿真拓展到車載導(dǎo)航屏的碰撞仿真
車載導(dǎo)航屏中的玻璃屏幕為鋼化玻璃，強度比普通玻璃高，但是參數(shù)的設(shè)置方式是一樣的，且同樣采用顯示動力學(xué)求解器，這里要注意的是，不同的碰撞預(yù)設(shè)初始速度，會導(dǎo)致碰撞時產(chǎn)生不同的最大接觸力。
四、結(jié)論
對于整體模型的能量平衡方程為
E|內(nèi)能+E|耗散能+E|動能-E|外力做功=constant
在上面分析模型中，外力做功為碰撞接觸力做的功。在分析系統(tǒng)中兩個相互作用的模型從接觸到破壞的碰撞過程中，系統(tǒng)的內(nèi)能不斷增大，而動能則在減小，最大的碰撞接觸力也將出現(xiàn)在該過程中的某個時刻，如下圖。當內(nèi)能達到某個數(shù)值，模型破壞，內(nèi)能就停止增加，則動能也停止減少，系統(tǒng)的能量達到另一個平衡點。
系統(tǒng)的能量由開始的動能決定，如果系統(tǒng)開始時就采用質(zhì)量放大技術(shù)進行分析，則碰撞的最大力必定受到影響，且質(zhì)量放大系數(shù)越大，則碰撞的作用力就越大，因此，該碰撞系統(tǒng)不宜采用質(zhì)量縮放技術(shù)。
展開 ABAQUS 流固耦合模擬分析是否可信？
脆性材料采用Brittle Cracking的失效準則，模擬出筒蓋破損的狀態(tài)如圖8所示。
6、結(jié)論
通過計算比較，ABAQUS有限元軟件在模擬理想氣體狀態(tài)方程上，有著很高的可信度，它的模擬結(jié)果和理論上的狀態(tài)方程基本重合。因此在實際操作中，結(jié)合材料的變形和失效，它可以模擬多種情況下的流固耦合問題。但是，在流固耦合分析中，應(yīng)盡量細化網(wǎng)格，否則不能真實的模擬由于邊界的變形而導(dǎo)致氣體形狀的改變。
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深圳市有限元科技有限公司（簡稱元王）成立于2007年，是一家以計算機輔助工程CAE(Computer Aided Engineering)為主業(yè)，以工程仿真軟件開發(fā)為核心，集CAE咨詢、CAE培訓(xùn)、CAE軟件研發(fā)與銷售為一體的高科技企業(yè)。 依托深厚的CAE技術(shù)背景和工程經(jīng)驗，為客戶提供高水平的CAE工程咨詢服務(wù)，為企業(yè)創(chuàng)造價值。
展開 光學(xué)設(shè)計中的制造風險管理
進一步地，這5種機制可基于圖3所示的5類磨損過程進行組合，包括：(a) 脆性破裂（Brittle cracking）、(b) 延性流動（Ductile flow）、(c) 化學(xué)反應(yīng)（Chemical reactions）、(d) 熱效應(yīng)（Heat）、(e) 濺射（Sputtering）。
圖2. 光學(xué)拋光技術(shù)的五大磨損機制應(yīng)用示意圖，每種機制在生成光學(xué)元件時均具備特定優(yōu)勢（“+”）與短板（“-”）特性
基于上述分析，可依據(jù)磨損機制類型及其所涉及的磨損過程組合，對現(xiàn)有的11種拋光技術(shù)進行分類（詳見表3）。
表3.光學(xué)拋光技術(shù)的分類
4.光學(xué)元件與制造技術(shù)的匹配
通過綜合考慮光學(xué)元件的四大關(guān)鍵特性（詳見表2），并將拋光技術(shù)的分類方法（表3總結(jié)）拓展至加工運動學(xué)特性及工具-工件接觸類型（如點接觸、線接觸、面接觸），即可構(gòu)建光學(xué)制造技術(shù)的系統(tǒng)性分類與建模框架。
因此，在光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計階段，就可基于數(shù)據(jù)驅(qū)動為特定光學(xué)元件制造匹配最優(yōu)制造技術(shù)。
圖3與圖4示例展示了如何運用光學(xué)制造技術(shù)的方法論分析，為球面透鏡確定最優(yōu)制造流程鏈，從而實現(xiàn)生產(chǎn)風險最小化。
圖3. 玻璃制成的球面雙凸透鏡
圖4. 對圖3所示雙凸透鏡制造流程的建模：識別實現(xiàn)最低成本制造鏈所需的最優(yōu)光學(xué)制造技術(shù)。
參考文獻：
1.Cook, Lee M. "Chemical processes in glass polishing." Journal of non-crystalline solids 120.1, pp. 152-171, 1990;
2.David Walker ; A. T.
展開 光學(xué)設(shè)計中的制造風險管理
進一步地，這5種機制可基于圖3所示的5類磨損過程進行組合，包括：(a) 脆性破裂（Brittle cracking）、(b) 延性流動（Ductile flow）、(c) 化學(xué)反應(yīng)（Chemical reactions）、(d) 熱效應(yīng)（Heat）、(e) 濺射（Sputtering）。
圖2. 光學(xué)拋光技術(shù)的五大磨損機制應(yīng)用示意圖，每種機制在生成光學(xué)元件時均具備特定優(yōu)勢（“+”）與短板（“-”）特性
基于上述分析，可依據(jù)磨損機制類型及其所涉及的磨損過程組合，對現(xiàn)有的11種拋光技術(shù)進行分類（詳見表3）。
表3.光學(xué)拋光技術(shù)的分類
4.光學(xué)元件與制造技術(shù)的匹配
通過綜合考慮光學(xué)元件的四大關(guān)鍵特性（詳見表2），并將拋光技術(shù)的分類方法（表3總結(jié)）拓展至加工運動學(xué)特性及工具-工件接觸類型（如點接觸、線接觸、面接觸），即可構(gòu)建光學(xué)制造技術(shù)的系統(tǒng)性分類與建模框架。
因此，在光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計階段，就可基于數(shù)據(jù)驅(qū)動為特定光學(xué)元件制造匹配最優(yōu)制造技術(shù)。
圖3與圖4示例展示了如何運用光學(xué)制造技術(shù)的方法論分析，為球面透鏡確定最優(yōu)制造流程鏈，從而實現(xiàn)生產(chǎn)風險最小化。
圖3. 玻璃制成的球面雙凸透鏡
圖4. 對圖3所示雙凸透鏡制造流程的建模：識別實現(xiàn)最低成本制造鏈所需的最優(yōu)光學(xué)制造技術(shù)。
參考文獻：
1.Cook, Lee M. "Chemical processes in glass polishing." Journal of non-crystalline solids 120.1, pp. 152-171, 1990;
2.David Walker ; A. T.
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