abaqus扩展有限元(xfem)例子(裂缝发展) ()

裂纹扩展分析XFEM在断裂问题中的应用

1 引言 (1)

1.1 研究的背景 (1)

1.2 研究的内容和途径 (1)

1.2.1 研究的内容 (1)

1.2.2 研究的途径 (1)

1.3 研究的意义 (2)

2 扩展有限元法的基本理论 (3)

2.1 单位分解法 (3)

2.2 水平集法 (4)

2.2.1 水平集法对裂纹的描述 (4)

2.2.2 水平集法对孔洞描述 (5)

2.3 扩展有限元法 (6)

2.3.1 扩展有限元法的位移模式 (6)

2.3.2 扩展有限元离散方程的建立 (6)

2.3.3 扩展有限元的单元积分 (7)

3 断裂力学的基本理论 (9)

3.1 裂纹的基本类型 (9)

3.2 几种常见的断裂判断依据 (10)

3.2.1 应力强度因子 (10)

3.2.2 J积分 (10)

3.2.3 COD判据 (11)

3.3 线弹性断裂力学 (11)

3.3.1 线弹性断裂力学适用范围 (12)

3.3.2 应力强度因子准则 (12)

3.4 弹塑性断裂力学 (13)

3.4.1 J积分 (13)

3.4.2 COD理论 (15)

4 算例分析 (16)

4.1 算例1 (16)

4.1.1 建立裂纹体的几何模型 (16)

4.1.2 裂纹体的有限元模型 (16)

4.1.3 裂纹体的材料性能 (17)

4.1.4 裂纹体的条件设置 (17)

4.1.5 结果分析 (18)

4.2 算例2 (22)

4.2.1 椭圆孔对裂纹扩展的影响 (22)

4.2.2 圆形孔对裂纹扩展的影响 (29)

4.2.3 方形孔对裂纹扩展的影响 (32)

4.2.4 三角形孔对裂纹扩展的影响 (35)

ABAQUS平台的扩展有限元方法模拟裂纹实现

1.1 扩展有限元方法（XFEM）在ABAQUS上的实现

ABAQUS中XFEM的实现，两个步骤最为关键：

1、选择模型中可能出现的裂纹区域，将其单元设为具有扩展有限元性质的enrichment element.

2、其次重要的是选择恰当的破坏准则，使单元在达到给定的条件破坏，裂纹扩展。

在ABAQUS中模拟裂纹扩展的操作中，需要注意的是：

1、在Property模块，添加损伤演化参数、破坏法则、损伤稳定性参数

2、在Interaction模块，主菜单Special中创建XFEM的enrichment element

对于固定的裂纹模型，采用ABAQUS/STANDARD中使用奇异渐进函数。针对移动的裂纹问题，在XFEM中，有一种方法基于traction-separation cohesive behavior，即使用虚拟节点连续片段法进行移动裂纹建模，ABAQUS/STANDAR D 中用于计算脆性或韧性材料的裂纹初始化和扩展过程的模拟。另外一种cohesive segments method (粘性片段方法)可用于bulk material中的任意路径的裂纹初始化模拟扩展过程，由于裂纹扩展不依赖于单元边界，在XFEM中，裂纹每扩展一次需要通过一个完整单元，避免尖端应力奇异性。除此之外，ABAQUS为拥护提供了自定义子程序，来满足不同建模的需要。ABAQUS/STANDARD中的任意力学本构模型均可用来模拟扩展裂纹的力学特性。

由于XFEM采用的形函数在求解过程中，很容易造成逼近线性相关，极大的增加了收敛难度，到目前为止，能够实现扩展有限元的商业软件只有ABAQUS，但是ABAQUS为了减少求解难度，做了大量简化，因此用ABAQUS 扩展有限元模拟裂纹扩展时，有一些局限[16]：

abaqus裂纹模拟问题汇总

关键字：crack，裂纹，断裂，cohesive，XFEM

这个问题不大好总结，比较复杂，我能想到什么就说些什么吧，这个任务已经托了很长时间了，抱歉！有新的想法我会更新。

求解断裂问题有两种方法（途径）：一种是基于经典断裂力学的模型；一种是基于损伤力学的模型。俩者不是一个概念，断裂力学模型就是基于线弹性断裂力学及其基础上发展的弹塑性断裂力学等；损伤力学模型是指基于损伤力学发展而来的方法，单元在达到失效的条件后，刚度不断折减，并可能达到完全失效，最后形成断裂带。这两个模型是为解决不同的问题而提出来的，当然他们所处理的问题也有交叉的地方。

如果不考虑裂纹的扩展，abaqus可采用seam型裂纹来分析(也可以不建seam，如notch型裂纹)，这个就是基于断裂力学的方法，大家可以参考敦诚版主做的这个例子（一个简单的裂纹模拟例子：/thread-858322-1-1.html），这种方法可以计算裂纹的应力强度因子，J积分及T-应力等，详细情况可以参考下这个帖子：/thread-821531-1-1.html

考虑模拟裂纹扩展，目前abaqus有两种技术：一种是基于debond的技术（包括VCCT）；一种是基于cohesive技术。debond即节点松绑，或者称为节点释放，当满足一定得释放条件后（COD等，目前abaqus提供了5种断裂准则），节点释放即裂纹扩展，采用这种方法时也可以计算出围线积分。cohesive有人把它译为粘聚区模型，或带屈曲模型，多用于模拟film、裂纹扩展及复合材料层间开裂等，详细情况可参看yaooay的这个帖子，总结的相当不错！/thread-853029-1-1.html

abaqus-断裂图文实例

在abaqus中创建裂纹

1.create part，如图1所示：

图1

2.进入草图模式，创建一矩形板，点鼠标中键2次退出草图模式，点击Partition Face: Sketch,

再次进入草图模式，创建一条seam，如图2所示：

图2

3.在草图模式下，创建4个半圆（为以后定义裂纹及mesh做准备），如图3所示：

图3

4.退出part模块，进入property模块，create material，create section，assign section，此过

程不再细述。（材料定义为线弹性即可）

5.进入assembly模块，create instance；进入step模块，create step，默认选择即可，不需

要改动。d

6.进入interaction模块，点击special——crack——assign seam，按住shift键，选择3段直

线段作为seam（见图4），然后点击special——crack——create，给裂纹起名，continue，选择内部小圆区域作为first contour region，选择圆心作为crack tip region，用向量q表示裂纹扩展方向（需输入向量起点和终点坐标），进入edit crack菜单，定义裂尖奇异性，见图5所示，相关内容请参考abaqus manual，定义完成的裂纹见图6所示。

图4

图5

图6

7.进入step模块，点击history output manager，点击edit，进入edit history output request

裂纹扩展的扩展有限元(xfem)模拟实例详解

基于ABAQUS 扩展有限元的裂纹模拟

化工过程机械622080706010 李建

1 引言

1.1 ABAQUS 断裂力学问题模拟方法

在abaqus中求解断裂问题有两种方法（途径）：一种是基于经典断裂力学的模型；一种是基于损伤力学的模型。

断裂力学模型就是基于线弹性断裂力学及其基础上发展的弹塑性断裂力学等。如果不考虑裂纹的扩展，abaqus可采用seam型裂纹来分析(也可以不建seam，如notch型裂纹)，这就是基于断裂力学的方法。这种方法可以计算裂纹的应力强度因子，J积分及T-应力等。

损伤力学模型是指基于损伤力学发展而来的方法，单元在达到失效的条件后，刚度不断折减，并可能达到完全失效，最后形成断裂带。这两个模型是为解决不同的问题而提出来的，当然他们所处理的问题也有交叉的地方。

1.2 ABAQUS 裂纹扩展数值模拟方法

考虑模拟裂纹扩展，目前abaqus有两种技术：一种是基于debond的技术（包括VCCT）；一种是基于cohesive技术。

debond即节点松绑，或者称为节点释放，当满足一定得释放条件后（COD 等，目前abaqus提供了5种断裂准则），节点释放即裂纹扩展，采用这种方法时也可以计算出围线积分。

cohesive有人把它译为粘聚区模型，或带屈曲模型，多用于模拟film、裂纹扩展及复合材料层间开裂等。cohesive模型属于损伤力学模型，最先由Barenblatt 引入，使用拉伸-张开法则（traction-separation law）来模拟原子晶格的减聚力。这样就避免了裂纹尖端的奇异性。Cohesive 模型与有限元方法结合首先被用于混凝土计算和模拟，后来也被引入金属及复合材料。Cohesive界面单元要服从cohesive 分离法则，法则范围可包括粘塑性、粘弹性、破裂、纤维断裂、动力学失效及循环载荷失效等行为。

ABAQUS中扩展有限元(XFEM)功能简介

ABAQUS中扩展有限元（XFEM）功能简介

扩展有限元（Extended Finite Element Method）是一种解决断裂力学问题的新的有限元方法，其理论最早于1999年，由美国西北大学的教授Belyschko和Black首次提出，主要是采用独立于网格剖分的思想解决有限元中的裂纹扩展问题，在保留传统有限元所有优点的同时，并不需要对结构内部存在的裂纹等缺陷进行网格划分。

ABAQUS基于在非线性方面的突出优势，在其6.9的版本中开始加入了扩展有限元功能，到6.13做了一些修正，加入了一些可以被CAE支持的关键字。目前为止，除了手动编程，能够实现扩展有限元常用的商业软件只有ABAQUS，今天，我们就来谈谈ABAQUS 中如何实现扩展有限元。

1. XFEM理论

在XFEM理论出现之前，所有对裂纹的静态模拟（断裂）都基本上是采用预留裂缝缺角，通过细化网格仿真裂缝的轮廓。而动态的模拟（损伤）基本上都是基于统计原理的Paris 方法。然而，断裂和损伤的结合问题却一直没有得到有效的解决，究其原因，在于断裂力学认可裂纹尖端的应力奇异现象（就是在靠近裂尖的区域应力值会变无穷大），并且尽可能的绕开这个区域。而损伤力学又没有办法回避这个问题（裂纹都是从尖端开裂的）。

从理论上讲，其实单元内部的位移函数（形函数）可以是任意形状的，但大多数的计算软件都采用了多项式或者插值多项式作为手段来描述单元内部的位移场，这是因为采用这种方法更加便于在编程中进行处理。但是这种方法的缺点就是，由于形函数的连续性，导致单元内部不可能存在间断。直到Belytschko提出采用水平集函数作为手段，其基本形式为

裂纹扩展的扩展有限元xfem模拟实例详解

基于ABAQUS 扩展有限元的裂纹模拟

化工过程机械622080706010 李建

1 引言

1.1 ABAQUS 断裂力学问题模拟方法

在abaqus中求解断裂问题有两种方法（途径）：一种是基于经典断裂力学的模型；一种是基于损伤力学的模型。

断裂力学模型就是基于线弹性断裂力学及其基础上发展的弹塑性断裂力学等。如果不考虑裂纹的扩展，abaqus可采用seam型裂纹来分析(也可以不建seam，如notch型裂纹)，这就是基于断裂力学的方法。这种方法可以计算裂纹的应力强度因子，J积分及T-应力等。

损伤力学模型是指基于损伤力学发展而来的方法，单元在达到失效的条件后，刚度不断折减，并可能达到完全失效，最后形成断裂带。这两个模型是为解决不同的问题而提出来的，当然他们所处理的问题也有交叉的地方。

1.2 ABAQUS 裂纹扩展数值模拟方法

考虑模拟裂纹扩展，目前abaqus有两种技术：一种是基于debond的技术（包括VCCT）；一种是基于cohesive技术。

debond即节点松绑，或者称为节点释放，当满足一定得释放条件后（COD 等，目前abaqus提供了5种断裂准则），节点释放即裂纹扩展，采用这种方法时也可以计算出围线积分。

cohesive有人把它译为粘聚区模型，或带屈曲模型，多用于模拟film、裂纹扩展及复合材料层间开裂等。cohesive模型属于损伤力学模型，最先由Barenblatt 引入，使用拉伸-张开法则（traction-separation law）来模拟原子晶格的减聚力。这样就避免了裂纹尖端的奇异性。Cohesive 模型与有限元方法结合首先被用于混凝土计算和模拟，后来也被引入金属及复合材料。Cohesive界面单元要服从cohesive 分离法则，法则范围可包括粘塑性、粘弹性、破裂、纤维断裂、动力学失效及循环载荷失效等行为。

利用ABAQUS模拟裂纹.ppt

xfem在abaqus中的操作步骤实例结果开裂前开裂后不一定要设置预置裂纹裂纹可沿任意路径扩展不能输出裂纹扩展过程中的能量释放率特点结论由于热障涂层的裂纹大部分是脆性裂纹研究中能量释放率是一个重要的参考指标同时考虑操作过程难易情况因此选择abaqus中的debond技术来模拟cmas对热障涂层中裂纹的扩展的影响下一步计划用abaqus建立覆盖有cmas的热障涂层物理模型将物理模型转化为数值模型实现模型中裂纹的扩展thankyouforyourlistening
开裂前：
开裂后：
特点:
• 需预置裂纹和裂纹扩展路径 • 只适合于模拟脆性裂纹 • 能输出裂纹扩展时的能量释放率
2. Cohesive element
在abaqus中的操作步骤：
建立一个连接两个部件的part
给part设定 cohesive属性断裂准则和厚度
实现裂纹模拟
实例：
结果：
abaqus 技术
1.debond 2.cohesive element 3.collapes element 4.XFEM
1. debond
在abaqus中的操作步骤：
在分析步之前设置 initial condition
在分析步
中设置 debond的条件
实现裂纹扩展模拟
实例：
结果：
开裂前：
开裂后：

abaqus疲劳裂纹扩展模拟方法

在Abaqus中进行疲劳裂纹扩展模拟通常需要使用ABAQUS/Standard或ABAQUS/Explicit这两个分析模块。ABAQUS提供了丰富的工具和元素来模拟疲劳裂纹扩展，以下是一个基本的步骤：

1. 建模：

-使用ABAQUS/CAE（图形用户界面）或ABAQUS脚本语言（Python）创建模型。确保模型包含准确的几何形状和边界条件。

2. 网格划分：

-确保模型的网格划分足够细致，特别是在裂纹尖端区域。使用ABAQUS 提供的适当类型的网格元素，如二维或三维等元素。

3. 材料定义：

-定义材料的力学性质和断裂参数。在疲劳分析中，通常需要使用合适的疲劳材料参数。

4. 加载和约束：

-定义加载和约束条件。对于疲劳裂纹扩展，通常使用周期性的加载。加载可以是压力、力、位移等。

5. 疲劳裂纹增长：

-使用ABAQUS的断裂力学（XFEM）方法来模拟裂纹的扩展。你可以使用ABAQUS/Standard的XFEM方法来处理裂纹尖端的应力集中。

6. 结果输出：

-设置合适的输出请求以获得关于裂纹扩展和结构响应的信息。这可能包括应力、应变、位移、裂纹长度等。

7. 迭代分析：

-如果需要模拟多个加载循环的疲劳裂纹扩展，你可能需要使用ABAQUS/Standard的循环加载功能，或者通过ABAQUS/Explicit进行显式动态疲劳分析。

8. 后处理：

-使用ABAQUS/CAE或Python脚本进行后处理，绘制结果图形，分析裂纹扩展速率等。

请注意，这仅仅是一个基本的指南。实际应用中，还需要考虑更多因素，如

裂纹尖端应力场的准确建模、裂纹扩展准则的选择等。确保在模拟前仔细阅读ABAQUS文档，并根据具体问题和标准进行模拟设置。

裂纹扩展的扩展有限元xfem模拟实例详解

基于ABAQUS 扩展有限元的裂纹模拟

化工过程机械622080706010 李建

1 引言

1.1 ABAQUS 断裂力学问题模拟方法

在abaqus中求解断裂问题有两种方法（途径）：一种是基于经典断裂力学的模型；一种是基于损伤力学的模型。

断裂力学模型就是基于线弹性断裂力学及其基础上发展的弹塑性断裂力学等。如果不考虑裂纹的扩展，abaqus可采用seam型裂纹来分析(也可以不建seam，如notch型裂纹)，这就是基于断裂力学的方法。这种方法可以计算裂纹的应力强度因子，J积分及T-应力等。

损伤力学模型是指基于损伤力学发展而来的方法，单元在达到失效的条件后，刚度不断折减，并可能达到完全失效，最后形成断裂带。这两个模型是为解决不同的问题而提出来的，当然他们所处理的问题也有交叉的地方。

1.2 ABAQUS 裂纹扩展数值模拟方法

考虑模拟裂纹扩展，目前abaqus有两种技术：一种是基于debond的技术（包括VCCT）；一种是基于cohesive技术。

debond即节点松绑，或者称为节点释放，当满足一定得释放条件后（COD 等，目前abaqus提供了5种断裂准则），节点释放即裂纹扩展，采用这种方法时也可以计算出围线积分。

cohesive有人把它译为粘聚区模型，或带屈曲模型，多用于模拟film、裂纹扩展及复合材料层间开裂等。cohesive模型属于损伤力学模型，最先由Barenblatt 引入，使用拉伸-张开法则（traction-separation law）来模拟原子晶格的减聚力。这样就避免了裂纹尖端的奇异性。Cohesive 模型与有限元方法结合首先被用于混凝土计算和模拟，后来也被引入金属及复合材料。Cohesive界面单元要服从cohesive 分离法则，法则范围可包括粘塑性、粘弹性、破裂、纤维断裂、动力学失效及循环载荷失效等行为。

《2024年基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件及应用》范文

《基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件及应用》篇一

一、引言

随着科技的不断进步，工程领域对材料性能的精确模拟和预测提出了更高的要求。裂纹扩展作为材料失效的重要形式之一，其仿真研究在工程领域具有极高的价值。ABAQUS是一款广泛应用于工程仿真分析的大型有限元软件，其在裂纹扩展仿真方面具有显著的优势。本文将介绍基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件的开发及应用，以期为相关领域的研究提供参考。

二、ABAQUS裂纹扩展仿真软件的开发

1. 软件开发背景及目标

ABAQUS裂纹扩展仿真软件的开发旨在为工程领域提供一种高效、准确的裂纹扩展仿真工具。该软件可实现对各种材料裂纹扩展过程的精确模拟，为材料性能的预测和优化提供有力支持。

2. 软件架构及功能

该软件基于ABAQUS平台进行开发，采用有限元方法对裂纹扩展过程进行模拟。软件具备以下功能：

（1）材料模型：提供多种材料模型，如弹性、塑性、蠕变等，以满足不同材料仿真需求。

（2）网格划分：支持自动网格划分和手动调整，确保仿真结果的准确性。

（3）边界条件：可设置多种边界条件，如位移、力等，以满足仿真需求。

（4）裂纹扩展模拟：采用扩展有限元法（XFEM）对裂纹扩展过程进行模拟，实现高精度、高效率的仿真分析。

（5）后处理：提供丰富的后处理功能，如应力、应变、裂纹扩展路径等结果的查看和输出。

三、ABAQUS裂纹扩展仿真软件的应用

1. 航空航天领域

在航空航天领域，该软件可对飞机、火箭等航空航天器的结构进行裂纹扩展仿真分析，为结构设计和优化提供有力支持。同时，该软件还可对航空航天材料进行性能预测和评估，为材料的选择和改进提供依据。

XFEM实现裂纹扩展

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总结
通过分析可以看出裂纹的外表面出现的高度的应力集中，导致裂纹扩展。由于材料的属性和边界条件的给定的限制，使得裂纹的具体扩展受到了一定的影响，合理的材料属性与边界条件，可以得到更好的裂纹扩展结果。
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采用静态分析过程，先对没有初始裂纹整体管道进行简单的静态分析，提取节点位移或应力驱动局部的子模型。边界条件如图所示。
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整体模型分析结果
从分析结果可以看出，由于焊材的材料弹性模量略低于钢管，因此其内部的整体应力水平较低。
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I型裂纹扩展过程的动画演示
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II型裂纹扩展过程的动画演示
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ABAQUS采用XFEM模案例2 块实现压力容器的裂纹过程的模拟，如果图所示，压力容器与外部连接的接口处存在初始微裂纹，当容器内压力达到一定程度，裂纹开始启裂并扩展。模型的建模与应用针对工程实例，很好的展现了XFEM强大的裂纹扩展功能。

基于ABAQUS平台的扩展有限元方法

扩展有限元方法（XFEM）是一种能够有效处理裂纹、接触、损伤等大

变形、大变位问题的计算方法。该方法扩展了传统有限元方法（FEM），

使其能够更准确地模拟物体的断裂行为。ABAQUS是一款常用的有限元分

析软件，提供了XFEM功能，可以在其平台上进行XFEM分析。

XFEM的主要思想是在有限元网格中引入额外的自由度，这些自由度

可以用来描述物体内部的裂纹、接触等特征。通过在网格中引入额外的基

函数，XFEM能够通过有限元分析获取到界面上的开裂和断裂行为，从而

更准确地预测物体的破坏。

XFEM在ABAQUS平台上的应用主要包括以下几个方面。

1.裂纹模拟：XFEM能够准确地模拟裂纹的扩展行为。在ABAQUS中，

用户可以通过定义裂纹路径和裂纹扩展准则，来模拟裂纹在不同加载条件

下的扩展过程。同时，用户还可以对裂纹的形状、长度、位置等进行控制，以得到更准确的结果。

2.接触分析：XFEM可以模拟接触问题，包括刚性接触和非线性接触。在ABAQUS中，用户可以通过定义接触面和接触行为，来模拟物体之间的

接触行为。XFEM能够考虑接触面的开裂和闭合，从而更准确地模拟接触

问题。

3.损伤模拟：XFEM可以模拟材料的损伤行为，包括塑性、弹塑性和

弹性损伤。在ABAQUS中，用户可以通过定义损伤模型和损伤准则，来模

拟材料的损伤行为。XFEM能够考虑材料中的裂纹行为，从而更准确地模

拟损伤问题。

4.多物理场耦合：XFEM可以模拟多个物理场的耦合问题，如固体力学和热传导、固体力学和流体力学等。在ABAQUS中，用户可以通过定义不同物理场的边界条件和耦合关系，来模拟多物理场耦合问题。XFEM能够考虑多物理场之间的相互作用，从而更准确地模拟多物理场问题。

【免费下载】裂纹扩展的扩展有限元(xfem)模拟实例详解

基于ABAQUS 扩展有限元的裂纹模拟

化工过程机械 622080706010

李建1 引言

1.1 ABAQUS 断裂力学问题模拟方法

在abaqus 中求解断裂问题有两种方法（途径）：一种是基于经典断裂力学的模型；一种是基于损伤力学的模型。

断裂力学模型就是基于线弹性断裂力学及其基础上发展的弹塑性断裂力学等。如果不考虑裂纹的扩展，abaqus 可采用seam 型裂纹来分析(也可以不建seam ，如notch 型裂纹)，这就是基于断裂力学的方法。这种方法可以计算裂纹的应力强度因子，J 积分及T-应力等。

损伤力学模型是指基于损伤力学发展而来的方法，单元在达到失效的条件后，刚度不断折减，并可能达到完全失效，最后形成断裂带。这两个模型是为解决不同的问题而提出来的，当然他们所处理的问题也有交叉的地方。

1.2 ABAQUS 裂纹扩展数值模拟方法

考虑模拟裂纹扩展，目前abaqus 有两种技术：一种是基于debond 的技术（包括VCCT ）；一种是基于cohesive 技术。

debond 即节点松绑，或者称为节点释放，当满足一定得释放条件后（COD 等，目前abaqus 提供了5种断裂准则），节点释放即裂纹扩展，采用这种方法时也可以计算出围线积分。

cohesive 有人把它译为粘聚区模型，或带屈曲模型，多用于模拟film 、裂纹扩展及复合材料层间开裂等。cohesive 模型属于损伤力学模型，最先由

Barenblatt 引入，使用拉伸-张开法则（traction-separation law ）来模拟原子晶格的减聚力。这样就避免了裂纹尖端的奇异性。Cohesive 模型与有限元方法结合首先被用于混凝土计算和模拟，后来也被引入金属及复合材料。Cohesive 界面单元要服从cohesive 分离法则，法则范围可包括粘塑性、粘弹性、破裂、纤维断裂、动力学失效及循环载荷失效等行为。

Abaqus提取XFEM（扩展有限元）裂缝长度和缝隙面积（精品）

Abaqus提取XFEM(扩展有限元)裂缝长度

【壹讲壹插件】2015-7-20作者：星辰-北极星

Abaqus提取XFEM(扩展有限元)裂缝长度 (1)

第一部分：Abaqus 扩展有限元方法XFEM (2)

1.1概要 (2)

1.2这些你有注意到吗？ (2)

1.3 圆孔内压裂缝模拟实例 (2)

1.3.1 部件建立 (2)

1.3.2 材料性质定义(part1) (2)

1.3.3 分析步定义 (3)

1.3.4 参数输出 (3)

1.3.5 接触模块定义Crack (3)

1.3.6边界条件定义 (4)

1.3.7 网格划分 (4)

1.3.8初始地应力施加 (4)

1.3.9 计算结果： (4)

第二部分：扩展有限元裂缝长度求解 (5)

2.1 概要 (5)

2.2 基本求解思路： (5)

第三部分：星辰-北极星插件介绍：POLARIS-XFEMCreckGeo2D (6)

3.1 概要 (6)

3.2 插件的主要功能 (6)

3.3 使用注意事项 (6)

3.4 插件使用简介 (7)

3.4.1 打开插件 (7)

3.4.2 数据获取 (7)

3.4.3 裂缝信息获取 (8)

3.4.4 示例 (8)

第一部分：Abaqus 扩展有限元方法XFEM

文章转自：/908754116/blog/1437402244

1.1概要

XFEM即扩展有限元方法，它在标准有限元框架内研究问题，保留了有限元方法的所有优点。扩展有限元法与有限元法最根本的区别在于所使用的网格与结构内部的几何或物理界面无关，从而克服了在诸如裂纹尖端等高应力和变形集中区进行高密度网格划分所带来的困难，在模拟裂纹扩展时也无需对网格进行重新划分。

基于扩展有限元(XFEM)裂缝扩展总结

基于扩展有限元（XFEM ）裂纹扩展总结

通过四个算例总结了用ABAQUS 计算裂纹扩展应用情况。算例1基于XFEM 使用虚拟裂缝闭合技术结合Cohesive 单元，实现混凝土基体断裂和钢筋混凝土界面脱层的混合失效模式；算例2基于XFEM 以VCCT 准则判断裂缝的开裂扩展，研究了偏荷载作用下不同配筋率对裂缝扩展方向的影响，并对比了考虑钢筋与混凝土粘结滑移与不考虑粘结滑移的裂缝扩展情况；算例3则是以粘聚力模型判断裂缝扩展,研究了裂缝扩展情况；算例4对比了Cohesive 和VCCT 两种开裂准则下钢筋混凝土（纵、箍筋组合）的裂缝扩展情况。扩展有限元基本原理

扩展有限元法（XFEM ）是在单位分解法的基础上对常规有限元位移逼近函数进行改进加强，引入附加函数。以二维裂纹（图1）为例，对于裂纹贯穿单元，采用Heaviside 函数来描述裂纹两侧的不连续性；对于裂尖单元，采用裂尖渐进函数来反映裂纹尖端应力的奇异性。扩展有限元的位移逼近为：

()()()()()()∑∑∑∑∈=∈∈⎥⎦

⎤⎢⎣⎡++=K i i i i J i i i I i i xfem b x F x N a x H x N u x N x u 41ααα （1）

式中，I 为所有节点集合，()x N i 为节点i 的形函数，i u 为节点i 的标准自由度，J 为裂纹贯穿单元节点集合（图1中圆圈所示节点），K 为裂尖单元节点集合

（图1中方形所示节点），()x H 和()x F α分别为Heaviside 形函数和裂尖渐进函数，i a 和αi b 为相应节点自由度。