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04 總結 本文建立了含節理的巖石爆炸模型，仿真分析了3500m/s乳化炸藥在不偶和裝藥爆炸作用下含節理的巖石的裂紋擴展效果，獲得了巖石的裂紋分布情況。由于計算量較大，沒有分析無節理情況下裂紋擴展情況進行對比。

Poursaeid 等[5] 通過有限元分析軟件ANSYS 對葉片輪盤系統的動力學分析,得出葉片第一和第二固有頻率模式下的共振是導致葉片疲勞斷裂的主要原因。Duó 等[6] 采用有限元方法模擬了外物損傷整個過程,并將計算得到的殘余應力場分布與兩種實驗觀測結果進行了對比驗證。Salehnasab 等[7] 基于ABAQUS 和ZENCRACK 斷裂力學程序預測葉片疲勞裂紋擴展。

可擴展研究方向本案例可作為多類研究工作的基礎模型，具體包括但不限于：恒載與活載組合工況的分析與設計；吊索索力優化與結構內力均衡分析；分步加載的施工階段模擬；剛度敏感性分析與結構參數化設計；橋面與主拱協同受力特性研究；成橋線形控制與結構優化設計。用戶可根據自身研究方向在該模型基礎上拓展相應工況與分析流程。1.7.

本案例基于 ANSYS APDL 平臺，采用魚骨梁建模思路，結合 BEAM188 與 LINK180 元素的特性，構建了一個精細、穩定、可擴展的懸索橋仿真模型案例。該模型提供了一個開箱即用、萬變不離其宗的基礎案例。主纜精細化找形筆者也開發了一個單獨的軟件，有興趣的可以私信一起討論。

裂紋擴展模擬一直是學術界和工業界的一個難題。Ansys機械提供分離變形和自適應重網格模擬脆性材料裂紋擴展的SMART技術。SMART裂紋擴展方法自動評估裂紋尖端的斷裂參數（應力強度因子或j積分），并根據用戶定義的臨界值進行檢查。該算法還計算了滿足裂紋擴展準則時的裂紋擴展角。隨著裂紋的擴展，裂紋尖端周圍的網格自適應細化。 ?

04、總結 本文建立了含節理的巖石爆炸模型，仿真分析了3500m/s乳化炸藥在不偶和裝藥爆炸作用下含節理的巖石的裂紋擴展效果，獲得了巖石的裂紋分布情況。由于計算量較大，沒有分析無節理情況下裂紋擴展情況進行對比。來源于：ANSYS

本教程包括 ARCAN 樣本的逐步靜態裂紋擴展分析。 步驟 1：概述 在復雜的飛機結構中，裂紋擴展很少以耐久性和損傷容限分析 (DADTA) 中假設的理想方式擴展。通常，施加的載荷并不垂直于裂紋成核特征和隨后的裂紋擴展。這種情況稱為混合型裂紋擴展，或更籠統地說，三維 (3D) 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。 當裂紋擴展接近邊界時，或當兩個裂紋相互接近時，這兩種假設均不適用；因此，當使用VCCT計算兩個裂紋相互接近的T形接頭等問題時，請仔細檢查分析結果。

適用人群與應用場景該案例適用于以下人員與場景：從事空間結構與網殼結構仿真的工程師；ANSYS APDL 初學者及進階用戶，學習參數化建模方法；需要快速建立網殼或網架模型進行屈曲與穩定性分析的技術人員。通過該腳本，用戶可在極短時間內建立出復雜空間結構模型，進行初步受力或屈曲分析，并可據此繼續擴展為更復雜的荷載或非線性計算模型。1.5.

一旦計算出SIF，就可以用它們來定義裂紋的擴展。必須定義一個載荷計劃，它可能使用部分或全部SIF。例如，可以選擇瞬態事件類型，然后選擇所有分析步和所有子步，圖10.41。在這種情況下，FRANC3D將通過所有的SIFs來尋找Kmax和Kmin。 隨著裂紋的擴展，ABAQUS分析有可能為一個分析步產生不同數量的子步。

這時，不管是在學習中還是在工程應用中往往都會遇到一個同樣的問題，那么就是如何將Ansys APDL運行中的產生的各種數據（例如：剛度矩陣、質量矩陣）導出成為我們熟悉的形式或文件格式，從而為我們所用，所分析。 因此我決定寫下此篇文章來幫助很多實際工作或學習中需要用到此類技能的同學、同事們，讓大家更了解Ansys APDL背后的工作原理與數據導出方式。

可擴展性強：腳本邏輯清晰，適合后續二次開發用途。 本案例不僅能快速得到可計算的模型結果，也能作進一步拓展至屈曲、穩定性、地震反應或參數敏感性分析。1.5. 適用人群與應用場景 該案例適用于以下人群： 從事網架與空間結構建模分析的工程師； ANSYS APDL 用戶，希望學習參數化建模與自動出圖技術； 需要快速驗證網殼結構模態與剛度特性的技術人員。

除此之外還需要指定裂紋面的法向矢量方向或者裂紋擴展的方向，在ABAQUS中裂紋擴展的方向也被稱為q向量，該向量將用于圍線積分的計算。裂紋的定義如圖3所示。圖3 ABAQUS裂紋定義界面為了在裂尖單元中引入奇異性，需要對單元節點進行特殊的處理。

壓應力通常有助于提高材料的疲勞壽命，因為它有助于閉合微觀裂紋，從而減緩裂紋擴展速率。相反，拉應力可能會降低材料的疲勞壽命，因為它促進了裂紋的開放和擴展。為了更準確地預測材料的疲勞壽命，疲勞分析中通常采用平均應力修正理論來考慮平均應力的影響。其中Goodman理論、Soderberg理論和Gerber理論是最為常見的三種方法。

在 2D模型中，若當應變能釋放率 G小于臨界應變能釋放率 Gc時，裂紋不擴展，當 G=Gc時，裂紋擴展；在 3D模型中，需要確定裂紋前沿擴展的位置（ G＞ 0.75Gc)。如圖 6所示為裂紋擴展方向的確定，裂紋朝著最大切應力方向擴展。

圖1 ANSYS命令使用圖2 ANSYS命令說明APDL允許復雜的數據輸入，使用戶對任何設計或分析屬性有控制權（例如：幾何尺寸、材料、邊界條件和網格密度等），擴展了傳統有限元分析范圍以外的能力，并擴充了更高級運算（包括零件參數化建模、設計優化等），為用戶控制復雜計算的過程提供了極大的方便。

圖1 ANSYS命令使用圖2 ANSYS命令說明APDL允許復雜的數據輸入，使用戶對任何設計或分析屬性有控制權（例如：幾何尺寸、材料、邊界條件和網格密度等），擴展了傳統有限元分析范圍以外的能力，并擴充了更高級運算（包括零件參數化建模、設計優化等），為用戶控制復雜計算的過程提供了極大的方便。

此外，Cohesive單元的剛度退化過程可平滑模擬裂紋擴展的能量耗散，解決了傳統有限元模擬中裂紋擴展時的網格畸變與計算不收斂問題，提升了切削力、裂紋擴展長度等關鍵參數的計算精度。從工程適用性角度考量，該方法可直接服務于巖石切削工藝優化。在石油工程鉆井、礦山機械切削等實際場景中，巖石內部存在天然微裂紋與缺陷，多裂紋擴展直接影響切削效率與刀具磨損。

另外一個不方便之處在于當截面非常多時（大多數情況下一個結構具有幾十個截面），使用上述命令流比較耗時。因此，基于以上不足，小編優化了計算方法，采用MATLAB與ANSYS APDL聯合的方法，一鍵批量計算所有截面的實常數。