abaqus 模拟裂纹技术总结
abaqus cae中的mmc断裂设置
abaqus cae中的mmc断裂设置
在ABAQUS CAE中，可以使用MMC断裂设置来模拟材料的断裂行为。
具体的设置方法可能因模型的不同而有所差异，但通常包括以下步骤：
1. 创建断裂部件：进入草图模式，创建一个矩形板，然后退出草图模式。
点击PartitionFace:Sketch，再次进入草图模式，创建一条seam。
在草图模式下，创建4个半圆，为定义裂纹及mesh做准备。
2. 设置材料属性：创建材料，并为断裂部件分配相应的材料属性。
3. 定义断裂准则：选择合适的断裂准则，如最大应力、应变能密度等。
4. 设置断裂参数：设置断裂韧性、临界张开位移等参数，以控制断裂行为。
5. 划分网格：对断裂部件进行网格划分，确保断裂区域的网格足够细。
6. 求解：进行静态分析，观察断裂过程和结果。
请注意，上述步骤仅为一般性指导，具体的设置方法可能因模型的不同而有所差异。
如果你需要关于MMC断裂设置的更详细信息，请提供相关的模型和问题描述，我将尽力为你提供帮助。
ABAQUS平台的扩展有限元方法模拟裂纹实现
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]：1.扩展单元内不能同时存在两条裂纹，所以ABAQUS不能模拟分叉裂纹；2.在裂纹扩展分析过程中，每一个增量步的裂纹转角不允许超过90度；3.自适应的网格是不被支持的；4.固定裂纹中，只有各向同性材料的裂纹尖端渐进场才被考虑。
abaqus 模拟裂纹技术总结解析
理论
技术方法 debond
应用类型
LEFM cohesive element
脆性断裂
Damage
collapse element
韧性断裂
XFEM
理 论 模 型
1.线弹性断裂力学 （LEFM） 2.基于牵引分离规则的损伤力学 （damage base traction-separation laws）
开裂前：
开裂后：
特点: • • • • 适合模拟脆性或韧性裂纹 能输出裂纹扩展时的能量释放率 不一定要设置预置裂纹 只能沿预定裂纹扩展路径扩展
3. Collapes element
在abaqus中的操作步骤：
设置预制 裂纹的扩 展方向， 裂纹尖端 的奇异性 参数
实现 裂纹 扩展 模拟
实例：
开裂前：
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：
目的：通过对各种软件和技术的分析和实验找出适合于模 拟热障涂层裂纹的软件和技术
Chen X. Surface & Coatings Technology, 2006, 200: 3418-3427.
abaqus简介
• abaqus能提供从热障涂层建模到有限元计 算这整个过程所需的软件支持 • abaqus最擅长于动态非线性分析 • abaqus操作简单，使用方便
1.debond 2.cohesive element 3.collapes element 4.XFEM
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。
此外，从abaqus6.9版本开始还引入了扩展有限元法（XFEM），它既可以模拟静态裂纹，计算应力强度因子和J积分等参量，也可以模拟裂纹的开裂过程。
abaqus混凝土裂缝计算
abaqus混凝土裂缝计算摘要：一、引言二、abaqus软件介绍三、abaqus混凝土裂缝计算方法1.材料模型的选择2.边界条件和加载设定3.后处理分析裂缝四、结论正文：一、引言随着我国基础设施建设的快速发展，混凝土结构的工程应用越来越广泛。
在混凝土结构中，裂缝是一个常见的问题，它不仅影响美观，还可能影响结构的性能和使用寿命。
因此，对混凝土裂缝进行准确预测和控制具有重要意义。
本文将介绍如何使用abaqus软件进行混凝土裂缝计算。
二、abaqus软件介绍Abaqus是一款强大的有限元分析软件，广泛应用于各种工程领域。
它具有丰富的材料模型库，可以为用户提供多种分析功能，包括线弹性分析、非线性分析、热力学分析等。
三、abaqus混凝土裂缝计算方法1.材料模型的选择在abaqus中，混凝土的材料模型通常选择为C3D8。
此外，还需要定义混凝土的强度、弹性模量、泊松比等参数。
对于钢筋，可以选择C3D20或C3D20R模型，并定义钢筋的强度、弹性模量等参数。
2.边界条件和加载设定在建立模型之后，需要设置模型的边界条件。
对于固定边界，可以设置固定约束；对于转动约束，可以设置旋转约束。
在设置加载条件时，应根据实际工况选择合适的加载类型，如位移加载、力加载等。
3.后处理分析裂缝在abaqus中，可以通过后处理工具对模型进行分析。
在后处理中，可以查看混凝土和钢筋的应力、应变分布，以及裂缝的产生和发展情况。
此外，还可以通过输出裂缝的分布图、最大宽度等参数，以便对裂缝进行进一步分析。
四、结论使用abaqus软件进行混凝土裂缝计算，可以为实际工程提供有效的分析手段。
通过对材料模型、边界条件和加载条件的设置，可以模拟混凝土结构在各种工况下的裂缝发展情况。
利用ABAQUS模拟裂纹.ppt
目的：通过对各种软件和技术的分析和实验找出适合于模 拟热障涂层裂纹的软件和技术
Chen X. Surface & Coatings Technology, 2006, 200: 3418-3427.
abaqus简介
• abaqus能提供从热障涂层建模到有限元计 算这整个过程所需的软件支持
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最擅长于动态非线性分析 • abaqus操作简单，使用方便
理论 LEFM Damage
技术方法 debond
cohesive element
collapse element
XFEM
应用类型
脆性断裂
韧性断裂
理 论
1.线弹性断裂力学 （LEFM）
模 型
2.基于牵引分离规则的损伤力学 （damage base traction-separation laws）
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
基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件及应用
基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件及应用摘要：裂纹扩展仿真软件是材料力学领域中重要的工具之一。
本文介绍了一种基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件的开发和应用。
该软件结合ABAQUS的强大有限元分析功能和裂纹扩展理论，能够模拟裂纹在不同材料中的扩展过程，并可以用于评估裂纹扩展的速率、路径和影响因素等。
通过实例分析，展示了该软件在材料工程中的应用价值。
关键词：ABAQUS；裂纹扩展；仿真软件；应用1. 引言裂纹扩展是一种材料破坏的典型形式，对材料的强度、可靠性以及使用寿命有重要影响。
因此，对裂纹扩展的研究具有重要意义。
传统的实验方法虽然可以获得一些关于裂纹扩展的数据，但是实验周期长、成本高，不能满足大规模数据收集和分析的需求。
裂纹扩展仿真软件的开发就能够解决这一问题。
2. 基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件开发ABAQUS是一款功能强大的有限元分析软件，可以模拟材料的力学行为。
基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件利用ABAQUS的有限元方法，采用计算机辅助设计和数值计算方法，结合裂纹扩展理论，实现了裂纹扩展过程的模拟。
软件开发的核心是建立裂纹扩展模型。
首先，根据实际应用需求和研究目的，选取合适的材料模型，提取材料力学性质的参数。
然后，根据裂纹扩展行为的实际情况，选择适当的裂纹模型，并设计计算网格。
考虑到裂纹扩展过程中应力场的复杂性，需通过迭代计算得到裂纹尖端处的应力强度因子。
最后，计算得到裂纹扩展速率，并更新裂纹形貌。
3. 基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件应用基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件在材料工程领域中有着广泛的应用。
以下是一些典型的应用场景：3.1 裂纹扩展速率评估该软件可以模拟不同材料中的裂纹扩展过程，并可以根据计算结果评估裂纹扩展的速率。
通过对不同材料的裂纹扩展机制和速率的仿真，可以为材料的设计和改良提供参考。
3.2 裂纹扩展路径分析裂纹扩展仿真软件还能够模拟裂纹在材料中的传播路径。
对于复杂结构和材料，通过仿真软件可以预测裂纹传播的路径，并为结构强度和寿命分析提供依据。
ABAQUS中的断裂力学及裂纹分析总结
也许要暂别simwe一段时间了，在论坛获益良多，作为回报把自己这段时间在ABAQUS断裂方面的一些断断续续的心得整理如下，希望对打算研究断裂的新手有一点帮助，大牛请直接跳过。
本贴所有内容均为原创，转贴请注明，谢谢。
引言：我们知道从1914年Ingless和1921年Griffith提出断裂力学开始，一直到60年代都停留在线弹性断裂力学(LEFM)的层次。
后来由於发现在裂纹尖端进入塑性区后用LEF仍然无法解决stress singularity的问题。
1960年由Barenblatt 和Dugdale率先提出了nonlinear/plastic fracture mechnics的概念，在裂纹前端引入了plastic zone,这也就是我们现在用的cohesive fracture mechnics的前身。
当时这个概念还没引起学术界的轰动。
直到1966年Rice发现J-integral及随后发现在LEFM中J-integral是等于energy release rate的关系。
随后在工程中发现了越来越多的LEFM无法解释的问题。
cohesive fracture mechnics开始引起更多的关注。
在研究以混凝土为代表的quassi-brittle material时，cohesive fracture mechnics提供了非常好的结果，所以在70年代到90年代，cohesive fracture mechnics被大量应用于混凝土研究中。
目前比较常用的方法主要是fictitious crack approach和effective-elastic crack approach或是称为equivalent-elastic crack approach. 其中fictitious crack approach只考虑了Dugdale-Barenblatt energymechanism而effective-elastic crack approach只考虑了基於LEFM的Griffith-Irwinenergy dissipation mechanism，但作了一些修正。
abaqus有限元分析报告报告材料开裂梁
Abaqus梁的开裂模拟计算报告1.问题描述利用ABAQUS有限元软件分析如图1.1所示的钢筋混凝土梁的裂缝开展。
参考文献Brena et al.（2003）得到梁的基本数据：图1.1 Brena et al.（2003）中梁C尺寸几何尺寸：跨度3000mm，截面宽203mm，高406mm的钢筋混凝土梁由文献Chen et al. 2011得材料特性：1.混凝土：抗压强度f c’=35.1MPa，抗拉强度f t=2.721MPa，泊松比ν=0.2，弹性模量E c=28020MPa；2.钢筋：弹性模量为E c=200GPa，屈服强度f ys=f yc=440MPa，f yv=596MPa3.混凝土垫块：弹性模量为E c=28020MPa，泊松比ν=0.22.建模过程1)Part打开ABAQUS使用功能模块，弹出窗口Create Part，参数为：Name：beam；ModelingSpace：2D；Type：Deformable；Base Feature─Shell；Approximate size：2000。
点击Continue 进入Sketch二维绘图区。
由于该梁关于Y轴对称，建模的时候取沿X轴的一半作为模拟对象。
使用功能模块，分别键入独立点(0,0),(1600,0),(1600,406),(406,0),(0,0)并按下下方提示区的Done，完成草图。
图2.1 beam 部件二维几何模型相同的方法建立混凝土垫块：图2.2 plate 部件二维几何模型所选用的点有(0,0),(40,0),(40,10),(0,10)受压区钢筋：在选择钢筋的base feature的时候选择wire，即线模型。
图2.3 compression bar 部件二维几何模型选取的点(0,0),(1575,0)受拉区钢筋：图2.4 tension bar 部件二维几何模型选取的点(0,0),(1575,0)箍筋：图2.5 stirrup 部件二维几何模型选取的点为(0,0),(0,330)另外，此文里面为了作对比，部分的模型输入尺寸的时候为m，下面无特别说明尺寸都为mm。
abaqus混凝土裂缝计算
abaqus混凝土裂缝计算
摘要：
一、abaqus 软件介绍
二、混凝土裂缝计算的重要性
三、abaqus 在混凝土裂缝计算中的应用
四、实际案例分析
五、总结
正文：
【一】abaqus 软件介绍
Abaqus 是一款强大的有限元分析软件，广泛应用于各种工程领域，如土木建筑、航空航天、汽车制造等。
它具有丰富的材料模型和分析功能，能够对复杂问题进行精确的计算和模拟。
【二】混凝土裂缝计算的重要性
混凝土裂缝计算在工程设计中具有重要意义，因为裂缝的出现可能导致结构性能降低，甚至影响结构安全。
通过准确的裂缝计算，可以提前采取措施，避免裂缝产生的负面影响。
【三】abaqus 在混凝土裂缝计算中的应用
1.材料模型的建立：abaqus 提供了多种混凝土材料模型，用户可以根据实际工程需求选择合适的模型。
2.加载条件的设置：abaqus 可以模拟各种加载条件，包括均布荷载、集中荷载、温度变化等。
3.裂缝计算：abaqus 可以自动计算混凝土裂缝，并提供详细的裂缝分布图。
4.后处理分析：abaqus 具有强大的后处理功能，可以对裂缝进行统计分析，为工程设计提供依据。
【四】实际案例分析
以某混凝土框架结构为例，应用abaqus 进行裂缝计算。
首先建立模型，设置材料参数和加载条件。
然后进行计算，分析裂缝分布和发展趋势。
最后根据计算结果，优化设计方案，确保结构安全。
【五】总结
Abaqus 作为一款功能强大的有限元分析软件，在混凝土裂缝计算方面具有显著优势。
基于abaqus的裂缝扩展过程
基于Abaqus的裂缝扩展过程引言裂缝扩展是材料破坏过程中的重要现象之一，对于材料强度和耐久性的评估具有重要意义。
Abaqus是一种常用的计算机辅助工程（CAE）软件，在材料力学领域有广泛的应用。
本文将介绍如何利用Abaqus来模拟和分析裂缝扩展过程。
背景知识在开始介绍基于Abaqus的裂缝扩展过程之前，我们先了解一些相关的背景知识。
裂缝扩展裂缝扩展是材料破坏中的一个重要过程。
当裂纹的长度增长时，材料的强度和韧性会逐渐减小，从而导致材料的破坏。
裂纹扩展可以分为静态和疲劳两种类型。
静态裂纹扩展指的是裂纹在应力作用下逐渐扩展，而疲劳裂纹扩展指的是裂纹在循环加载下逐渐扩展。
AbaqusAbaqus是一种常用的有限元分析软件，可以用于模拟和分析材料力学和结构力学问题。
它提供了丰富的建模和分析工具，能够对复杂的力学系统进行准确的数值模拟和分析。
在材料力学领域，Abaqus被广泛用于研究材料的力学性能和变形行为。
模拟裂缝扩展过程的步骤步骤1：建立几何模型在模拟裂缝扩展过程之前，首先需要建立几何模型。
可以通过Abaqus提供的几何建模工具来创建几何模型，或者导入现有的CAD模型。
在建立几何模型时，需要注意将裂纹的几何形状和位置准确地反映在模型中。
步骤2：定义材料属性在进行裂纹扩展模拟之前，需要定义材料的力学性质。
可以通过Abaqus提供的材料数据库来选择合适的材料模型，并设置材料的弹性模量、泊松比、屈服强度等参数。
此外，还可以考虑将材料的损伤和断裂行为纳入模拟中，以更加真实地描述裂纹扩展过程。
步骤3：划分网格将几何模型划分为有限元网格是进行数值模拟的关键步骤。
网格的划分需要根据材料的几何形状和裂纹的位置进行调整，使得在裂纹周围有足够的节点密度，以捕捉裂纹扩展过程中的细节。
步骤4：应用边界条件在模拟裂纹扩展过程时，需要定义边界条件以模拟实际加载条件。
根据实际情况，可以设置裂纹面上的固定位移或施加加载。
此外，还需要定义时间步长和加载速率等参数，以控制模拟的过程和求解的精度。
基于ABAQUS的复合材料修补裂纹板的仿真分析
基于ABAQUS的复合材料修补裂纹板的仿真分析摘要：本研究对碳纤维增强复合材料(CFRP)修复含裂纹板的力学性能进行了仿真研究。
复合材料修补含裂纹结构因其修复效果明显、可靠性强已被广泛应用，该修复技术可以降低裂纹处应力集中、增强裂纹结构承载能力、延长使用寿命。
使用ABAQUS有限元软件进行建模，用CFRP补片对裂纹板进行双面修复，裂纹板所受的载荷通过胶层均匀传递给CFRP补片。
结果表明，修补后裂纹板的极限强度和实验基本吻合，明显提高了裂纹钢板的力学性能。
表明本文采用的有限元仿真方法能够准确的模拟CFRP修补裂纹板。
关键词：CFRP补片；裂纹板；极限强度；有限元仿真0.引言目前，复合材料修补裂纹结构技术已经在全球范围采用。
相比传统的机械紧固，复合材料补片具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳等优点，并且粘贴复合材料补片可以明显缩短修补时间、降低成本、提高效率、避免产生新的应力集中。
杨孚标[1]进行了复合材料修复铝合金板的静态力学性能试验研究。
经过双面胶接修复后，其破坏强度提高了很多。
复合材料补片的胶接修复能有效恢复铝合金裂纹板的静态力学性能。
Xi和Wang[2]研究复合材料加固开孔复合材料板的拉伸性能，建立了三维渐进损伤模型，修补后的结构强度随修补厚度的增加而增加。
岳清瑞等[3]进行了CFRP加固修复含缺陷钢结构静力拉伸实验研究，粘贴碳纤维布加固后其屈服荷载均有不同程度的提高。
张彤彤[4]进行了CFRP加固含裂纹钢板静态拉伸试验分析，同时将有限元仿真和试验过程及结果进行对比，结果表明有限元方法可准确有效地模拟加固组试件CFRP剥离、钢板断裂的过程。
施兴华等[5]用有限元软件ABAQUS对CFRP修复含裂纹加筋板结构的极限强度进行了研究，相比含裂纹加筋板，使用CFRP修复含裂纹加筋板的极限强度有明显提高。
在CFRP修复含裂纹加筋板达到极限强度之前，胶粘界面未发生脱胶行为。
穆志韬等[6]进行了飞机金属结构复合材料修复研究，修复后裂纹板的极限承载能力大幅增加。
abaqus裂纹设置
裂纹应用：将裂纹 应用于模型中的特 定区域或边界
裂纹激活：在模拟 过程中激活裂纹并 进行相应的计算和 分析
abaqus裂纹分析 结果解读
裂纹应力分布
裂纹扩展应力：分析裂纹扩 展过程中的应力变化
裂纹尖端应力：描述裂纹尖 端附近的应力集中情况
应力强度因子：计算裂纹尖 端的应力强度因子，评估裂
纹扩展的驱动力
裂纹模型选择
裂纹模型分类： 线性和非线性
裂纹扩展准则： 应力强度因子、 能量释放率等
裂纹闭合准则： 闭合准则的选择 对计算精度和计 算效率的影响
裂纹扩展方向： 裂纹扩展方向对 计算结果的影响
abaqus裂纹设置 步骤来自 创建裂纹打开abaqus软件，进入模型模块 在模型树中选择需要创建裂纹的部件 在工具栏中选择“创建裂纹”按钮 在弹出的对话框中设置裂纹参数，如裂纹类型、位置、大小等 点击“确定”按钮，完成裂纹的创建
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abaqus裂纹设置
汇报人：
目录
裂纹类型和模型
01
abaqus裂纹设置步骤
02
abaqus裂纹分析结果 解读
03
裂纹类型和模型
裂纹类型介绍
裂纹类型：I型裂纹、II型裂纹、III型裂纹 裂纹模型：线弹性断裂力学模型、弹塑性断裂力学模型 裂纹扩展准则：最大周向应力准则、应力强度因子准则 裂纹扩展路径：沿晶界扩展、穿晶扩展
应力分布特征：分析裂纹在 不同材料、不同加载条件下
的应力分布特点
裂纹扩展路径
裂纹起始位置 裂纹扩展方向 裂纹扩展长度 裂纹扩展速率
裂纹扩展速度
定义：裂纹扩展 速度是指裂纹在 材料中扩展的速 度
影响因素：材料 性能、裂纹类型、 应力状态等
ABAQUS中的断裂力学及裂纹分析总结
ABAQUS中的断裂力学及裂纹分析总结ABAQUS中的断裂力学及裂纹分析总结（转自simwe）（1）做裂纹ABAQUS有几种常见方法。
最简单的是用debond命令, 定义*FRACTURE CRITERION, TYPE=XXX,参数。
***DEBOND, SLAVE=XXX, MASTER=XXX, time increment=XX 0,1,……......time,0要想看到开裂特别注意需要在指定的开裂路径上定义一个*Nset，然后在*INITIAL CONDITIONS, TYPE=CONTACT中定义master, slave, 及指定的Nset这种方法用途其实较为有限。
（2）另一种方法，在interaction模块，special, 定义crack seam, 网格最好细化，用collapse element模拟singularity. 这种方法可以计算J积分，应力强度因子等常用的断裂力学参数.裂尖及奇异性定义:在interaction-special,先定义crack, 定义好裂尖及方向, 然后在singularity选择：midside node parameter: 输入0.25, 然后选Collapsed element side, duplicate nodes，8节点单元对应(1/r)+(1/r^1/2)奇异性。
这里midside node parameter选0.25对应裂尖collapse成1/4节点单元。
如果midside nodes 不移动到1/4处, 则对应(1/r)奇异性,适合perfect plasticity的情况.网格划分:裂尖网格划分有一些技巧需要注意，partition后先处理最外面的正方形，先在对角线和边上布点，记住要点constraint, 然后选第三个选项do not allow the number of elements to change不准seed变化，密度可以自己调整. 最里面靠近圆的正方形可以只在对角线上布点. 也可以进一步分割内圆及在圆周上布点. 里面裂尖周围的内圆选free mesh, element type 选cps6或者cpe6，外面四边形选sweep mesh, element type选cps8或者cpe8, 记住把quad下那个缩减积分的勾去掉。
Abaqus裂纹扩展分析
定义初始粘合裂纹面可能裂纹表面建模时采用采用主、从接触面来定义。
在接触形式中，除了有限滑动、面对面形式以外，其他所有接触形式均可使用。
预先定义的裂纹面在初始时应部分粘合，裂纹尖端因而可以被Abaqus/Standard显式识别。
初始粘合裂纹面不能采用自接触形式。
定义初始状态（initial condition）以识别裂纹初始绑定部分。
用户可以定义从接触面（slave surface）、主接触面（master surface）、以及用来识别从接触面初始部分粘结的节点。
从接触面上没有粘结的部分表现为正常接触面。
主接触面及从接触面均需要指明。
如果没有节点如上所述被定义，初始接触状态将被应用于整个接触对。
这种情况下，不能识别出裂纹尖端，因而粘结面不能分开。
如果节点如上所述被定义，初始解除状态将被应用于从接触面上已定义的节点处。
Abaqus/Standard将进行核对以确保所定义节点只包含从接触面上的节点。
*INITIAL CONDITIONS, TYPE=CONTACT激活裂纹扩展能力（crack propagation capacibility）裂纹扩展能力需要在STEP定义中被激活，以确保初始部分粘合的2个面有可能产生裂纹扩展。
用户需要指明会产生裂纹扩展的面。
*DEBOND, SLA VE=slave_surface_name，MASTER=master_surface_name多裂纹扩展裂纹可以在一个或多个裂纹尖端处产生扩展。
一个接触对可以在多个裂纹尖端处产生裂纹扩展。
然而，对于给定的接触对只能拥有一个裂纹扩展准则（crack propagation criterion）。
定义开裂振幅曲线（debonding amplitude curve）开裂产生后，通过从接触面节点及主接触面相应节点上大小相等方向相反的力产生面间牵引。
当采用临界应力准则、临界裂纹开口位移准则、裂纹长度-时间破坏准则时，用户可以定义粘结面上某点产生开始时，上述力以何种方式降至零。
基于abaqus的压电材料裂缝数值模拟
基于abaqus的压电材料裂缝数值模拟摘要:压电材料为横观各向同性材料，有5个独立的弹性常数、3个独立的压电常数，2个独立的介电常数。
不同于各向同性材料，压电材料需要在建模时指明材料方向。
用abaqus建立4cm4cm的压电材料模型，中心有一个微小裂纹，利用mcci方法计算出在荷载作用下裂纹尖端的应变能释放率，与解析解相比较，发现结果吻合良好。
关键词：压电材料、常数、数据处理引言随着有限元法的发展，绝大多数工程问题都可以通过其得到令人满意的解答，abaqus作为通用有限元软件，强大的求解器能够很好的处理各种非线性问题。
压电材料是受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体材料。
1880年，由法国物理学家P.居里和J.居里兄弟发现。
把重物放在石英晶体上，晶体某些表面会产生电荷，电荷量与压力成比例。
这一现象被称为压电效应。
随即，居里兄弟又发现了逆压电效应，即在外电场作用下压电体会产生形变。
利用压电材料的这些特性可实现机械振动（声波）和交流电的互相转换。
因而压电材料广泛用于传感器元件中，例如地震传感器，力、速度和加速度的测量元件以及电声传感器等。
这类材料被广泛运用，举一个很生活化的例子，打火机的火花即运用此技术。
压电材料本构关系压电材料的本构方程有基于应力和基于应变两种形式，其在垂直于极化方向的平面上是各项同性的。
Yang[1]的文献中基于应力给出本构方程如下：其中为电位移分量，为压电常数，为介电常数，场强分量。
上述方程是以z轴方向为极化方向。
本文的计算模型以y轴为极化方向，所以需要调整各系数矩阵中参数的位置。
调整之后如下mcci计算应变能释放率Rybicki[2]文献中介绍了MCCI方法，利用裂纹尖端区域的节点力以及节点位移可以很方便的计算出应变能释放率。
I型裂纹的应变能释放率给出如下：应力强度因子与能量释放率的关系无限大板I型中心裂纹的应力强度因子解析解表达式为：，首先计算出应力强度因子，再根据其与应变能释放率的关系即可得压电材料无限大板中心裂纹的应变能释放率解析解，Z.Suo[4]文献中详细推导了两者之间的关系，现直接给出结果如下：其中，为Irwin矩阵，由材料的弹性参数，压电参数以及介电常数通过复变函数求解得到。
abaqus参数报告
断裂模拟方法：一.弥散裂缝模型弥散裂缝模型也可以称为分布裂缝模型,是在年提出的`叫。
此模型假设当单元的最大主应力超过混凝土抗拉强度时,单元在最大主应力垂直的方向形成无数平行的微裂纹如图一所示。
单元发生损伤,需对单元的本构矩阵进行调整。
弥散裂缝模型认为开裂的混凝土还具有一定的连续性,将实际的裂缝“弥散”到整个单元中。
在第一条裂缝出现后,认为混凝土变成了一种“正交异性体”。
裂缝不是离散的或单个的。
此模型一开始认为,当单元开裂时,沿裂纹面垂直方向的应力立刻为零,裂纹面垂直方向与裂纹面切线方向失去了任何抵抗拉应力、剪应力的能力,而另外方向的刚度不变,如果三个方面都发生开裂,则认为这个单元完全失效。
因而单元的弹性矩阵为零。
后来人们发现混凝土开裂后,由于裂纹面颗粒与颗粒之间的相互叹合,裂纹面的抗拉能力并不立即降为零,并且裂纹面还具有一定的抗剪能力。
并且,应力应变曲线具有明显的下降阶段。
于是在本构模型中引进了剪力传递系数,它反映了骨料咬合作用,并且考虑开裂的受拉软化特性,在应变可加性基础上建立开裂单元的本构关系,得到有多条、固定裂纹的单元本构关系或考虑最大主应力方向在加载过程中不断改变的旋转裂纹模型、考虑材料塑性的弹塑性断裂模型。
因为此类模型只需改变开裂单元的本构关系,无须改变单元形式或重新划分单元网格,因此,广泛使用于混凝土结构断裂模拟。
,提出裂缝带模型和非局部连续模型,引入裂缝带、断裂能概念,减少了单元尺寸的影响。
但裂缝带模型假设断裂过程区的宽度是单元的宽度与实际不符。
非局部连续模型的物理意义不明确,且只针对工型张开型裂缝。
二.据北建工一常使用损伤模型的学生说，用损伤模型模拟效果也不错。
《混凝土抗压强度与断裂参数尺寸效应的数值模拟研究》三.《混凝土塑性弥散裂缝模型和应用》混凝土梁的尺寸为600 mm×180 mm ×100 mm［3］，2 个支撑点间长度为500 mm，载荷作用点离左端支撑点距离为175 mm，预设在混凝土梁上的裂缝深度为30 mm，见图1．试验中混凝土参数属性见表1．四.ABAQUS中的混凝土模型开裂问题应用弥散裂纹模型。
XFEM总结
XFEM总结一、 ABAQUS 中XFEM 的实现（基于牵引分离规则的损伤力学理论）1、选择模型中可能出现裂纹的区域，将其单元设置为具有扩展有限元性质的富集单元；2、选择合适的破坏准则，使得单元在达到条件时发生破坏，裂纹得以扩展。
二、 ABAQUS 中XFEM 的简化1、富集单元内不能存在两条裂缝，说明ABAQUS 放弃了两个形函数带来的耦合问题，所以ABAQUS 中不能模拟分叉裂缝；2、在计算过程中会发现裂缝是不能停留在单元内部，说明ABAQUS 放弃了单元内部对裂尖的描述；3、ABAQUS 在计算XFEM 的损伤时采用的是基于能量释放率的Paris 法则，虽然这是基于弹塑性断裂力学的经典手段，但由于承认了裂尖位置的塑性效应，使得在模拟损伤时也只能对低周疲劳能有比较好的近似。
三、破环准则——最大主应力准则：1、破坏法则（用以控制损伤的起始）max max max max 0,0,0σσσσ<??<>=??>??0max σ为最大临界主应力（通过实验给定，武汉岩土所为320Pa ），为了避免纯压缩状态下发生损伤。
当上式f 范围为0<f<="">中f tol为一个公差，默认为0.05，当f>1+f tol时，认为达到损伤断裂准则，开始起裂。
2、Damage Evolution损伤演化（用以控制损伤的发展情况）（1）Damage Evolution 中的所有选项是用来确定单元达到强度极限以后的刚度降阶方式，包括基于位移损伤演化规律和基于能量损伤演化规律（武汉岩土所给定基于能量）。
（2）软化定义：线性软化、指数软化、表格定义软化曲线（武汉岩土所为指数软化）（3）Mixed-mode definitiona. 接触点处的正常和剪切分离的相对比例定义了该点处的模式混合。
b.定义等效断裂能释放率：BK准则：（武汉岩土所为软化BK准则，幂指数为2.284，断裂能释放率各向同性均为28）Power准则：Reeder准则（仅适用于三维问题，且Gц≠Gш时最为适用）：3、损伤稳定系数：用以改善收敛，一般取1E-5。
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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
目的：通过对各种软件和技术的分析和实验找出适合于模 拟热障涂层裂纹的软件和技术
Chen X. Surface & Coatings Technology, 2006, 200: 3418-3427.
abaqus简介
• abaqus能提供从热障涂层建模到有限元计 算这整个过程所需的软件支持 • abaqus最擅长于动态非线性分析 • abaqus操作简单，使用方便
基于abaqus模拟热障涂层裂纹的 技术与方法
时
间：2012年11月27日
提纲
• • • • 背景及目的 abaqus简介 abaqus中四种模拟裂纹技术的简介及实例 下一步计划
背景及目的
• 研究方向：CMAS对热 障涂层失效的影响。 • CMAS主要是影响热障 涂层应力和温度分布， 从而影响热障涂层脱落 速度。 • 热障涂层脱落主要是由 热障涂层中的裂纹状况 决定。 • 有限元是将实际情况和 理论联系起来最有效的 工具之一。
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：
1.debond 2.cohesive element 3.collapes element 4.XFEM
abaqus 技术
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：
理论
技术方法 debond
应用类型
LEFM cohesive element
脆性断裂
Damage
collapse element
韧性断裂
XFEM
理 论 模 型
1.线弹性断裂力学 （LEFM） 2.基于牵引分离规则的损伤力学 （damage base traction-separation laws）
开裂后：
特点: • • • • • 参数设置复杂 需预置裂纹 裂纹可沿任意路径扩展 可模拟韧性或脆性裂纹 裂纹扩展距离有限
4. XFEM
在abaqus中的操作步骤：
设置断裂 准则和预 值裂纹
模拟裂纹 开裂和扩 展
实例：
结果：
开裂前：
开裂后：
特点: • 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
开裂前：
开裂后：
特点: • • • • 适合模拟脆性或韧性裂纹 能输出裂纹扩展时的能量释放率 不一定要设置预置裂纹 只能沿预定裂纹扩展路径扩展
3. Collapes element
在abaqus中的操作步骤：
设置预制 裂纹的扩 展方向， 裂纹尖端 的奇异性 参数
实现 裂纹 扩展 模拟
实例：
开裂前：