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斷裂力學(xué)是研究含裂紋構(gòu)件強(qiáng)度與壽命的一門固體力學(xué)新分枝，是結(jié)構(gòu)損傷容限設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。從材料特定來看，包括兩類斷裂力學(xué)： a) 線彈性斷裂力學(xué)：適用于裂紋尖端附近小范圍屈服的情況； b) 彈塑性斷裂力學(xué)：適用于裂紋尖端附近大范圍屈服的情況。

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。

圖7 模型加載設(shè)置圖8 、圖9分別為基于宏觀斷裂力學(xué)仿真的載荷-位移曲線和變形模式結(jié)果，表4為基于仿真結(jié)果下的耐撞性能指標(biāo)參數(shù)。圖8 宏觀斷裂力學(xué)仿真載荷-位移曲線表4 基于宏觀斷裂力學(xué)仿真下的耐撞性評價(jià)結(jié)果圖9 宏觀斷裂力學(xué)仿真變形結(jié)果3.2 CFRP薄壁圓管軸向壓潰對比結(jié)果分析為了驗(yàn)證宏觀斷裂力學(xué)模型的準(zhǔn)確性，將仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較分析。

由于課程內(nèi)容包含斷裂力學(xué)的基礎(chǔ)，因此 FEM 和 ABAQUS 解釋從零開始</div><div contenteditable="false" width="100%">描述：</div><div contenteditable="false" width="100%">疲勞是機(jī)械結(jié)構(gòu)失效的最常見原因。

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。

根據(jù)所研究的裂紋尖端附近材料塑性區(qū)的大小，可分為線彈性斷裂力學(xué)和彈塑性斷裂力學(xué)；根據(jù)所研究的引起材料斷裂的載荷性質(zhì)，可分為斷裂（靜）力學(xué)和斷裂動力學(xué)。 斷裂力學(xué)的任務(wù)是：求得各類材料的斷裂韌度；確定物體在給定外力作用下是否發(fā)生斷裂，即建立斷裂準(zhǔn)則；研究載荷作用過程中裂紋擴(kuò)展規(guī)律；研究在腐蝕環(huán)境和應(yīng)力同時(shí)作用下物體的斷裂（即應(yīng)力腐蝕）問題。

多晶體材料的斷裂研究有助于深入了解材料在微觀尺度下的力學(xué)行為，包括裂紋如何形成、擴(kuò)展以及停止，這對于發(fā)展和完善固體力學(xué)和斷裂力學(xué)理論至關(guān)重要。本案例介紹在ABAQUS內(nèi)基于Voronoi建立多晶體材料晶粒及晶界模型，并進(jìn)行多晶材料的斷裂模擬。

一、經(jīng)典斷裂力學(xué)的"阿喀琉斯之踵"1.1 數(shù)學(xué)尖點(diǎn) vs 物理現(xiàn)實(shí)1913年，Inglis分析了含裂紋無限大板的應(yīng)力集中問題，奠定了線彈性斷裂力學(xué)（LEFM）的基礎(chǔ)。其核心假設(shè)是：裂紋尖端是數(shù)學(xué)上的尖點(diǎn)（半徑為零）。

因此需要研究結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律及斷裂失效控制理論和方法，即斷裂力學(xué)。2.分類 根據(jù)裂紋尖端屈服區(qū)域大小不同，斷裂力學(xué)可分為線彈性斷裂力學(xué)與彈塑性斷裂力學(xué)。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。

本期是ANSYS Mechanical 2022 功能更新之單元、接觸、斷裂力學(xué)、并行計(jì)算。

在斷裂力學(xué)問題的分析中應(yīng)力強(qiáng)度因子人是預(yù)判含裂紋構(gòu)件發(fā)生斷裂和裂紋發(fā)生擴(kuò)展速率的首要判據(jù)司。獲得應(yīng)力強(qiáng)度因子的方法大致上可分為解析法、數(shù)值法和實(shí)驗(yàn)法。

對于結(jié)構(gòu)件受拉壓彎扭后發(fā)生的斷裂失效，如果采用靜力學(xué)分析方法，會得到應(yīng)力分布，但無論外力多大都無法觀察到斷裂效果。雖然采用動力學(xué)分析方法可以實(shí)現(xiàn)斷裂效果，但時(shí)間步長較小而求解時(shí)間長導(dǎo)致求解效率低。所以提出一種基于準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)的斷裂失效的仿真方法。

之前材料壓潰斷裂一直用Ls-dyna計(jì)算的，但考慮Abaqus利用Python參數(shù)化建模的優(yōu)越性，所以采用Abaqus分析材料的壓潰斷裂。對標(biāo)Ls-dyna的雙線性塑性材料模型MAT-24，考慮失效應(yīng)變這一個(gè)斷裂指標(biāo)。

我們也可看到近年來，斷裂力學(xué)方法不斷發(fā)展。

發(fā)現(xiàn)一本關(guān)于斷裂力學(xué)的好書，在此分享給大家。作者非常貼心的制作了該書的電子版網(wǎng)站（可能需要翻墻才能訪問）。