abaqus 模拟裂纹技术总结解析
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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：
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: • 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
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
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。
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
Fra Baidu bibliotek
实现 裂纹 扩展 模拟
实例：
结果：
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
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：
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: • 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
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
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。
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
Fra Baidu bibliotek
实现 裂纹 扩展 模拟
实例：
结果：
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