采用ANSYS仿真模拟软件建立三维混凝土试件实体裂纹扩展的模拟
基于ANSYS有限元软件裂纹扩展模拟
万方数据 万方数据５６基于ＡＮＳＹＳ有限元软件裂纹扩展模拟【鬈Ｉ２子模型有限几删韬幽（ｐｌａｎｅ８２），如图１所示。
模型中裂纹长度为１０ｍｍ，几何尺寸如图２所示。
材料的弹性模量在２．０１７×１０５ＭＰａ上下变化，泊松比为ｏ．３。
顶端从侧端的一端起在长度为２０ｍｍ的线上承受一２００Ｎ／ｍｍ的压力。
侧端从距裂纹处１０ｍｍ开始在长度为２０ｎｌｍ的线上承受ｌｏｏＮ／ｍｍ的压力。
这只是其中某一种状态，可以根据构件的实际受力状况，改变子模型的边界条件和受匝墨巫巫匦圃Ｉ得到应变能仞始值【，ｏ图３ＡＮｓＹｓ二次ｔＨ：发模拟流程力状况。
３ＡＮＳＹＳ二次开发程序基本思路和模拟结果用上述的八ＮｓＹＳ二次开发的源程序对图１所示的子模型结构的疲劳裂纹扩展进行模拟，模拟流程见图３。
由于模拟构件疲劳裂纹扩展从开始到失稳，裂纹扩展长度大，因而程序运行时间长。
为此笔者只模拟了五步，模拟的结果见表１和图４。
图４中的粗黑线为裂纹扩展路径。
表１疲劳裂纹扩展模拟所得的路径参数（ａ）模拟一步裂纹扩展路径（ｂ）模拟二步裂纹扩展路径（ｃ）模拟三步裂纹扩展路径 万方数据《化工装备技术》第２７卷第１期２００６年５７（ｄ）模拟四步裂纹扩展路径【ｅ）模拟止步裂纹扩展路径剧４订限厄模拟的裂纹扩展路径（ａ）一步裂纹扩展竖Ａ疗向的应力云图（ｂ，二步裂纹扩腱竖Ａ方ｆ川的臆力西矧（ｃ）三步裂纹扩展悭直方向的应力云图（ｄ）四步裂纹扩展竖＾力‘向的应ＪＪ云图（ｅ）五步裂纹扩展竖直方向的应力云图图５模拟裂纹扩展过程巾竖直方向的应力云图４结束语ＡＮＳＹＳ软件是一个功能非常强大的有限元计算软件，其本身又是一个开放型软件，可以进行二次开发。
利用最大能量释放率作为判断方向基准，笔者对ＡＮＳＹＳ进行二次开发，能动态地描述２Ｄ构件在复合加载状况下疲劳裂纹的扩展路径。
对ＡＮｓＹｓ软件进行二次开发来模拟疲劳裂纹的扩展迄今未见报道。
本文通过对２Ｄ构件疲劳裂纹扩展路径的模拟，为下一步３Ｄ构件的模拟打下了好的基础。
混凝土劈裂实验及裂纹开展过程的数值模拟
抗拉强度 ft / MPa Tensile st rengt h
张开剪切传递系数 Opening shear t ransmit factor
闭合剪切传递系数 Closing shear t ransmit factor
C30
30000
0. 20
20. 1
2. 01
0. 3
0. 92
C50
35000
总用水量/ ( kg ·m - 3) Water Content
减水剂 Sup e rpla st icize r
A
0. 4
518
0
588
1087
207
0
B
0. 32
400
106
690
1050
160
1. 5 %
劈裂试验参照国家标准 ( GBJ 81285) 进行 ,以 3 mm厚胶合板垫于试件受压点与实验机压头之间 , 以防止实验机压头与试件线接触使试件局部承受过 高的压力 ,如图 1 所示 。劈裂横向位移Δ 以引伸计 测量 ,将夹式引伸计的刀口插入粘贴于试件表面的 钢块之间 ,如图 2 ,引伸计的测量精度为 1 μm ,按照 测得位 移 Δ 可 进 一 步 计 算 裂 纹 张 开 位 移 COD (Crack opening displacement ) ,试验过程中采用位 移控制加载进程 。氯离子渗透试验采用 N EL 饱盐 电导率渗透试验方法 ,用以测定氯离子扩散系数 D 。
组别 Gro up
水胶比 Water and binder ratio
水泥/ ( kg ·m - 3)
Cement
Ⅱ级粉煤灰/ ( kg ·m - 3) Ⅱclass fly ash
混凝土_型裂缝扩展准则及裂缝扩展全过程的数值模拟
载对应的 KIP即为失稳断裂韧度 KuICn 。
212 数值计算过程 根据上节提出的裂缝扩展准则 ,在整个裂缝扩展过程中 ,外加荷载经历由 0 →Pini
→Pmax →下降的过程 。通过计算得到的每一步裂缝扩展的起裂荷载及其对应的裂缝口张开位移 ,就可
得到试件完整的 P2CMOD 曲线 。
当处于荷载上升段时 ,第 i 裂缝扩展步内 ,在 i - 1 步荷载 load ( i - 1) 的作用下 , KIP - KσI < KiInCi ,根 据扩展准则 ,裂缝不扩展 。在保持裂缝长度 a 不变的前提下 ,给荷载以人为设定微小增量Δ P ,直至使
a0ΠD
PmaxΠkN 试验值 计算值
CMODcΠμm 试验值 计算值
KuICnΠ(MPa·m1Π2 ) 试验值 计算值
acΠD 试验值 计算值
B1
01795
01383
51523
516
4519
5313
11361
1161
01436
01460
B3
01709
01442
41365
414
5111
5812
11308
01662
01376
51033
基于ANSYS的混凝土温度裂缝控制仿真分析
（ ! ）弹性模量 （ （ ! & ）/! 0 !1" （ , ）绝 热 温 升
1 &
#
$
）
（ !）
式中， !2— 最 终 弹 性 模 量 ； #， $—均为常数。
’ !& "# ’2& %$&
式 中 3’ 2 为 最 终 绝 热 温 升 ； % 为常数。 （ 4 ）徐 变
%
（ ,）
（ / & ’3& ）
引言 !""""
混凝土结构的温度场、 应力场计算， 是控制混凝土出现 温度裂缝的重要分析手段。通过分析温度场及应力场计算 结果， 可为设计和施工时及时采取合理的温控措施， 防止混 凝土开裂提供依据。对于混凝土温度裂缝控制有限元仿真 计算来说， 需要完成大量的工作， 如快速高效合理地建立起 有限元模型； 进行各种工况的仿真模拟； 计算结果的方便查 看 和 提 取 等 等 。因 此 ， 充分利用现有的商用有限元软件结构 计算能力强、 可视化开发效率高的特点， 开发出混凝土温度 裂缝控制的专用有限元仿真分析软件具有很大的经济意义 和实用价值。 本 文 借 助 #$%&% 软 件 提 供 的 参 数 化 设 计 语 言 #’() 及 用 户 界 面 设 计 语 言 *+() ， 结合实际工程中所遇到的情况 和实际需要， 开 发 了 基 于 #$%&% 的 混 凝 土 温 度 裂 缝 控 制 分 析系统。该系统是混凝土结构温度场和应力场的有限元分 析程序，可以用于计算和分析混凝土结构在不同工况下的 温度场、 应力场分布及温度裂缝的开展过程。
ANSYS参数化设计在裂纹扩展模拟中的应用
ANSYS参数化设计在裂纹扩展模拟中的应用3131512 合格指标:a)焊缝金属不得有裂纹、未熔合、气孔和夹渣等缺陷。
b)钎缝渗透深度L≥3T(T为内管壁厚)。
值得一提的是:经解剖检测与超声波仪检测的钎缝渗透结果进行对比,两者检测的结果相同。
所以在实际管道施工检验时,不采用解剖检测,而采用超声波仪进行检测。
4 焊接工艺评定报告焊接工艺评定指导书和焊接工艺评定报告可参照G B50236-1998《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》或JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》推荐表式。
5 其他《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》对于钎焊也未列入,所以钎焊焊工的考试也可参考本文介绍的考核方法。
不过钎焊焊工考试之前必须按《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》附则要求办理相关备案手续。
(收稿日期:2006208208)ANS Y S参数化设计在裂纹扩展模拟中的应用屠立群3 孙伟明蔡东海(浙江工业大学机电工程学院)摘要介绍了大型有限元分析软件ANSYS参数化设计的实现方法,并且在实例中用AP DL编写裂纹板裂纹扩展模拟的前处理程序,成功地实现了裂纹扩展过程。
关键词裂纹扩展ANSYS 参数化设计AP DL 压力容器ANSYS是融热、电、磁、流体、结构、声学于一体的大型通用有限元分析软件,是顺应潮流而发展起来的CAE仿真设计工具。
它牢牢把握了CAE的发展方向,提供了从通用到专用的全线CAE解决方案。
1 ANS Y S二次开发的方法简介与任何大型软件一样,ANSYS不仅提供强大的G U I(Graphic U serI nterface)前台应用功能,它还提供了强大的二次开发接口:(1)AP DL(ANSYS Para metric Design Language)参数化设计语言;(2)U I D L(U ser-I nterface Design Lan2 guage)用户界面设计语言;(3)UPFS(U ser Pr ogra mmable Feature)用户可编程特性。
混凝土结构的裂缝及其ANSYS分析
混凝土结构的裂缝及其ANSYS分析混凝土结构是建筑工程中常见的结构形式，由于其性能优异，在各种建筑中被广泛使用。
然而，由于混凝土结构的特性，如收缩、膨胀、温度变化、荷载变形等，可能会导致结构出现裂缝。
本文将探讨混凝土结构的裂缝产生原因、裂缝的分类以及使用ANSYS软件进行裂缝分析的方法。
混凝土结构的裂缝产生原因可以从内力和外力两个方面考虑。
内力是由于结构收缩、膨胀和变形引起的，外力则包括温度变化、荷载作用、水膨胀、地震等因素。
裂缝的形成是由于混凝土内部受到拉应力的作用，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会形成裂缝。
根据混凝土结构裂缝的性质和产生原因，常见的裂缝可以分为以下几类：1.收缩裂缝：由于混凝土在干燥过程中会发生收缩，造成内部产生拉应力，从而形成的裂缝。
2.膨胀裂缝：由于温度的变化以及聚合材料的膨胀引起的裂缝，也是常见的一种裂缝类别。
3.荷载裂缝：由于承载结构受到外部荷载作用产生的拉应力引起的裂缝。
4.施工裂缝：由于混凝土的收缩和膨胀，以及施工技术不良等因素引起的裂缝。
5.水膨胀裂缝：由于混凝土受到水的侵蚀，引起水膨胀引起的裂缝。
为了对混凝土结构的裂缝进行分析，可以使用ANSYS软件。
ANSYS是一种通用有限元分析软件，可以用于模拟和分析各种复杂的结构问题。
以下是使用ANSYS进行混凝土结构裂缝分析的方法：1.准备模型：首先需要准备一个混凝土结构的三维模型。
可以使用CAD软件绘制模型，然后导入到ANSYS中。
在绘制模型时，需要注意表达混凝土的材料性质、尺寸和边界条件等。
2.定义材料性质：在ANSYS中定义混凝土的材料性质，包括弹性模量、抗拉强度、抗压强度、收缩系数等参数。
这些参数可以根据实际材料的性质进行设定。
3.应用载荷：在模型中应用实际的载荷和边界条件。
载荷可以包括静载荷、动态荷载以及温度载荷等。
需要注意的是，载荷应符合实际工程情况。
4.网格划分：将模型进行网格划分，将结构划分成小的单元。
基于ANSYS Workbench的预应力混凝土结构开裂分析
基于ANSYS Workbench的预应力混凝土结构开裂分析摘要：为研究裂缝宽度及深度对预应力混凝土箱梁结构受力性能的影响，采用分布裂缝模型，通过SolidWorks软件建立实体模型，利用ANSYS Workbench软件划分网格、添加动静荷载并采用降温法实现预应力加载，完成对实际桥梁进行有限元的分析计算，结果表明不同程度开裂对结构受力有一定影响，但不会对其结构极限承载能力和刚度造成严重损失。
关键词：预应力混凝土裂缝受力性能 ANSYS Workbench SolidWorks1、概述20世纪30年代以来，预应力混凝土结构在桥梁、大型建筑和水工结构等土木工程中得到了大量、广泛的应用。
统计资料表明[1]：近20年来，我国所建混凝土桥梁中，75％以上采用的是预应力混凝土结构。
然而，由于设计、施工和运营管理等方面的不足和缺陷，在役的许多预应力混凝土连续箱梁结构都存在不同形式的裂缝，这些裂缝的存在对结构的安全性、耐久性和正常使用产生了十分不利的影响[2]。
裂缝的出现引起周围钢筋和混凝土受力的变化，结构产生变形，刚度下降，从而导致内力重分布的现象。
由于分布裂缝模型将单个裂缝连续化，不需要改变有限元网格划分，适用于有限元分析并且接近于工程实际情况，文中采用该模型进行分析。
2、结构有限元分析方法2.1结构建模方法此次建模过程中，采用SolidWorks软件构造出结构的各部分的零件图，然后通过配合的方式生成整体结构的装配体文件。
裂缝可以由单独零件切割掉部分结构之后装配而成，从而构建出预应力混凝土结构有限元分析的全桥模型。
2.2结构分析方法通过SolidWorks和ANSYS Workbench的无缝链接，将生成的结构装配体文件直接导入Workbench中，划分网格、添加荷载和控制截面，进行实际的结构受力分析，可以得到直接得到实体单元的应力和应变结果。
在ANSYS中对预应力钢筋混凝土采用整体式的分析方法，将混凝土和钢筋的作用一起考虑，其原理如下：（1）式中，T为预应力钢筋单元的降温量；Ny为有效预应力；α为热膨胀系数；Ay为预应力筋面积。
采用ANSYS仿真模拟软件建立三维混凝土试件受压破坏的数值模拟
采用ANSYS仿真模拟软件建立三维混凝土试件受压破坏的数值模拟打开ANSYS软件，输入如下命令流，即可得到混凝土试件破坏强度——代码如下：finish/clear/filname,press/title,Uniaxial Compress Analysis of Concrete/prep7et,1,solid65mp,ex,1,30e3mp,nuxy,1,0.2! - Define the concrete features at temperature of 0℃! - the constants means respect:! - shear transfer coefficient for an/a open/closed crack! - Uniaxial tensile cracking stress, uniaxial crushing stress! --1 means removes the crushing capabilitytb,concr,1,1tbtemp,0tbdata,1,0.3,0.5,2.5,-1! -Define multilinear isotropic hardening rule, with material 1, numbers of temperature 1, points 15tb,miso,1,1,15tbpt,,100e-6,3.0tbpt,,300e-6,8.3tbpt,,600e-6,14.6tbpt,,900e-6,19.1tbpt,,1100e-6,21.0tbpt,,1250e-6,22.0tbpt,,1400e-6,22.6tbpt,,1550e-6,22.8! - it is said a slove less than 0 is not allowed！tbpt,,1650e-6,22.7！tbpt,,1800e-6,22.3！tbpt,,2000e-6,21.4！tbpt,,2800e-6,16.8！tbpt,,3200e-6,14.7！tbpt,,3800e-6,12.3！tbpt,,4600e-6,9.9! 建模并网格划分block,0,50,0,50,0,50mshape,0,3dmshkey,1vmesh,allnsel,s,loc,x,0d,all,ux,0nsel,s,loc,y,0d,all,uy,0nsel,s,loc,z,0d,all,uz,0!耦合位移nsel,s,loc,y,50cp,1,uy,allfinish/view,1,1,1,1/replot/soluantype,staticautots,offoutres,all,1time,50nsubst,50d,1,uy,-0.25nsel,allsolvefinish/post26! - Specifies the nodal data to be sotored from the result file! 2 ~ reference number start from 2! 1 ~ node 1; u ~ displacement item; y ~ direction y; uy ~ display name nsol,2,1,u,y,uy! - Specifies the total reaction force data to be storedrforce,3,1,f,y,fy! - Plot the result! - calculate the strain of the block with reference number 4add,4,2,,,strain,,,-1/50! - calculate the stress of the block with reference number 5add,5,3,,,stress,,,-1/2500! - labels the x,y axes on graph displays/axlab,x,strain/axlab,y,stress! - x value to be displayed is of reference number 4! - Specifies the value to be displayed as of reference number 5 plvar,5finish。
混凝土结构中裂纹扩展的数值模拟研究
混凝土结构中裂纹扩展的数值模拟研究一、背景介绍：混凝土结构的裂纹扩展是一种常见的破坏形式，会严重影响混凝土结构的使用寿命和安全性能。
因此，对混凝土结构中裂纹扩展的数值模拟研究具有重要意义。
数值模拟可以模拟混凝土结构在荷载作用下的变形和破坏过程，预测裂纹扩展的位置和扩展方式，为混凝土结构的设计和维护提供重要依据。
二、研究内容：本研究将采用有限元数值模拟方法，研究混凝土结构中裂纹扩展的数值模拟。
具体研究内容包括以下几个方面：1. 混凝土材料的本构模型：混凝土材料的本构模型是数值模拟的基础，研究中将选择适合混凝土材料特性的本构模型。
目前常用的混凝土本构模型有线性弹性模型、弹塑性模型、损伤模型等。
本研究将选择适合研究对象的本构模型，以模拟混凝土受力后的变形和破坏过程。
2. 荷载模拟：混凝土结构在使用过程中受到各种荷载的作用，如静荷载、动荷载、温度荷载等。
研究中将选择适合研究对象的荷载模拟方式，以模拟混凝土结构在荷载作用下的变形和破坏过程。
3. 裂纹扩展模拟：混凝土结构中裂纹扩展是研究的重点，研究中将分析裂纹扩展的机理和影响因素，并采用适合的数值方法模拟裂纹扩展。
常用的数值方法有有限元法、边界元法、位移间断法等。
本研究将选择适合裂纹扩展研究的数值方法，以模拟混凝土结构中裂纹扩展的位置和扩展方式。
4. 模拟结果分析：最终，研究将对数值模拟结果进行分析和评价，以验证模拟结果的准确性和可靠性。
分析将包括混凝土结构变形和破坏过程的模拟精度、裂纹扩展的模拟准确性等方面。
三、研究意义：本研究能够为混凝土结构的设计和维护提供重要依据。
具体意义如下：1. 对混凝土结构中裂纹扩展机理的深入研究，有助于提高混凝土结构的安全性能。
2. 通过数值模拟，可以预测混凝土结构中裂纹扩展的位置和扩展方式，为混凝土结构的维护提供指导。
3. 本研究可以为混凝土材料本构模型和裂纹扩展数值模拟方法的研究提供参考。
四、结论：本研究将采用有限元数值模拟方法，研究混凝土结构中裂纹扩展的数值模拟。
钢筋混凝土梁受压区温度裂缝分析与ansys仿真模拟
钢筋混凝土梁受压区温度裂缝分析与ANSYS仿真模拟钢筋混凝土梁受压区温度裂缝分析与ANSYS仿真模拟摘要：利用大型有限元分析软件ANSYS中的三维实体单元Solid65对钢筋混凝土梁进行热―结构耦合分析，模拟高温环境中预埋地脚螺栓对混凝土受热膨胀产生的约束作用。
计算结果显示，混凝土构件自身由于温度变化而产生的变形在受到外来阻力约束时，会导致混凝土裂缝的出现。
关键词：钢筋混凝土；温度应力；裂缝；非线性有限元；仿真中图分类：TU378文献标识码：A 文章编号：一般来说，不同季节和不同时间环境温度改变都会给材料带来“热胀冷缩”现象。
这种因为温度变化使材料产生的应力为温度应力。
对于室内环境温度较高或室外需要露天工作的混凝土构件，其温度变化较大所以产生的温度应力也较大，而这种温度应力对构件带来影响往往也是不可忽视的。
由于钢筋混凝土结构的性质复杂，材料非线性与几何非线性常同时存在，所以用传统的方法来分析和描述这种温度应力产生的变形则难度非常大[1]。
随着计算机处理能力的不断增强以及非线性有限元方法的日臻完善，有限元作为一个强有力的数值分析工具，在钢筋混凝土结构非线性分析中正显示着越来越大的实用性和方便性[2]。
目前，可以利用比较完善的特种单元来近似模拟混凝土或钢筋混凝土材料，在大型通用有限元软件ANSYS中，Solid65单元常被用来模拟钢筋混凝土等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料。
另外ANSYS提供的热―结构耦合分析，可以将温度影响施加到建立的模型中进行分析，从而得出温度对结构产生的应力。
1工程描述由于水泥在煅烧过程将产生大量的粉尘和一定的热量,所以造成厂房内温度很高,环境恶劣。
电收尘器作为水泥工厂中常用的除尘设备，一般都是在烧成车间的梁上预埋钢板焊接或预埋高标号的地脚螺栓安装。
2002年，某水泥厂窑尾车间用于承受电收尘器的大梁，在使用一年后受压区靠近预埋螺栓的部位产生细小裂缝（见图1）。
为此建设单位邀请设计、施工、监理和部分专家对裂缝产生的原因和其对厂房的安全性，耐久性进行分析：1.1 出现裂缝的梁承受荷载、截面尺寸、配筋等均按国家规范和工艺要求设计，梁裂缝宽度及挠度均控制在规范允许范围内。
ANSYSLS-DYNA中裂纹模拟的几种办法
ANSYSLS-DYNA中裂纹模拟的几种办法Ls-dyna中裂纹模拟的几种办法1、*CONSTRAINED_TIED_NODES_FAILURE首先必须把单元间共节点的节点离散，可以采用ls-prepost或femp实现。
然后在通过matlab 或者其他语言编写小程序，对位于同一个位置的节点建立节点集，添加*CONSTRAINED_TIED_NODES_FAILURE关键字。
采用此方法来实现裂纹模拟的缺点是前处理太麻烦。
应用实例可参考白金泽《lsdyna3d 基础理论与实例分析》。
2、mat_add_eroson关于这个关键字本版内有很多讨论，可以搜索一下。
需要注意的是，在lsdyna 971R4之前的版本中，这个材料模型所带的失效模式均只适用于单点积分的二维和三维实体单元。
但是在R4之后的版本中，这个关键字有了很大的改进：1、去除了单点积分的限制，同时还支持3维壳单元和厚壳单元中的type1和type2。
2、可以定义初始损伤值，增加了几种损伤模型，具体可以参考lsdyna 971R5版的关键字。
3、带有失效的材料模型有些材料模型本身就带有失效的，可以定义单元的失效来模拟裂纹的拓展。
如*MAT_PLASTIC_KINEMA TIC等。
如果某些材料模型不带失效模式，可以采用方法2，或者通过自定义材料本构来实现裂纹的模拟。
4、带有失效模型的接触或者用弹簧单元来模拟裂纹这个方法个人觉得有些牵强，但是在有些文献中也见过。
在定义裂纹前必须已知可能出现裂纹的区域，通过带有失效模式的面对面的绑定接触CONTACT_TIED_SURFACE_TO_SURFACE_FAILURE或者用弹簧单元来模拟裂纹面。
" j. y: ~6 S3 S5 z$ E3 U! ]5、采用特殊的材料模型某些材料模型如*MAT_120（*MAT_GURSON），*MAT_120_JC （*MAT_GURSON_JC），*MAT_120_RCDC （*MAT_GURSON_RCDC），还有一些damage模型，如*MAT_96（*MAT_BRITTLE_DAMAGE）等，用损伤值来代替裂纹，通过观察损伤云图来判断裂纹的扩展。
ansys经典命令流资料 裂缝
发信人: wjc501 (阿昌), 信区: FEA标题: Re: wjc501请帮帮忙，有没有裂缝方面的ansys例题发信站: BBS 水木清华站 (Mon Jul 22 18:21:57 2002)供参考，不当之处请指正。
祝好运!(1) 如果你模拟结构体中裂缝扩展过程的模拟，在Ansys中可以用全解耦损伤分析方法来近似模拟裂缝扩展，我曾用Ansys软件中提供的可以定义10,000个材料参数和单元ekill/alive功能完成了层状路面体中表面裂缝和反射裂缝在变温作用下的扩展过程的模拟。
我模拟的过程相对来说比较简单，模拟过程中我们首先要知道裂缝的可能扩展方向，这样在裂缝可能扩展的带内进行网格加密处理，加密到什么程度依据计算的问题来确定。
(2) 如果采用断裂力学理论计算含裂缝结构体的应力强度因子，建模时只需在裂尖通过命令kscon生成奇异单元即可。
Ansys模块中存在的断裂力学模块可以计算I、II、III型应力强度因子(线弹性断裂力学)和J积分(弹塑性断裂力学)，在Ansys中verification里面有一个计算I型应力强度因子的例子vm143，参见该例子就可以了。
(3) 如果通过断裂力学模拟裂缝的扩展过程，需要采用动态网格划分，这方面我没有做，通过Ansys的宏命令流应该可以实现。
技术参考可参阅文献：杨庆生、杨卫.断裂过程的有限元模拟.计算力学学报，1997,14(4).(4) 我现在做动荷载作用下路面结构体中应力强度因子的分布规律，我是通过位移插值得到不同时间点处的应力强度因子。
如果想这样做，可参阅理论参考中关于应力强度因子计算说明。
【在 agz (agz) 的大作中提到: 】: 我在进行混凝土中裂缝模拟分析，急需这方面的例题，听说你在这方面是大希故而想请模: 谢谢啦。
--※来源:·BBS 水木清华站 ·[FROM: 210.32.156.200]发信人: agz (agz), 信区: FEA标题: Re: wjc501请帮帮忙，有没有裂缝方面的ansys例题发信站: BBS 水木清华站 (Mon Jul 22 21:01:07 2002)谢谢阿昌的热心指导，我的情况属于第二种，试了一个二维的问题，基本知道了一点儿关于裂缝分析的过程。
基于ANSYS的现浇混凝土楼板裂缝分析
基于ANSYS的现浇混凝土楼板裂缝分析文章从混凝土本构关系和目前混凝土破坏开裂准则出发，结合现浇混凝土楼板裂缝的现状和产生原因，利用有限元软件，结合SOLID65单元的应用，分析了在竖向位移作用下四边简支现浇板的裂缝分布、主应力分布等。
为进一步研究现浇楼板裂缝提供理论参考。
标签：有限元；本构关系；破坏准则；楼板裂缝1 引言现浇混凝土楼板裂缝问题一直受到国内外工程人员的关注，裂缝的存在对于结构的耐久性和适用性都会造成极为不利的影响，由于钢筋混凝土结构是多种不同材料经过拌合、振捣、养护后而形成的。
一般情况下，大部分细小的裂缝的存在并不会直接影响到结构的安全和正常使用，但是，如何避免那些可见裂缝，特别是对结构安全有影响的裂缝则是人们普遍关心的。
2 钢筋混凝土本构关系及破坏准则2.1 材料本构关系混凝土采用的本构模型骨架曲线为Kent和Park在1973年提出，后经Scott 等人改进的模式。
在反复加载下钢筋的骨架曲线采用二线型本构模型，超过弹性极限后，钢筋的等效弹性模量取E’=0.01E。
2.2破环准则混凝土开裂前，采用Druck-Prager屈服面模型模拟其塑性行为，即在这种情况下，一般在假设压碎和开裂之前，混凝土材料的塑性变形已经完成。
对于ANSYS中的混凝土材料开裂的失效准则，则采用William-Warnke五参数强度模型。
多轴应力状态下混凝土的失效准则表达式为：3 钢筋混凝土楼板开裂在ANSYS中的模拟3.1 Solid65单元通常钢筋混凝土结构有限元分析的单元分为两种：杆系单元和实体单元。
在结构分析中应尽可能多地采用三维实体单元模型，力求最大程度地真实模拟实际结构构件。
Solid65是专为混凝土、岩石等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元，能够使混凝土材料具有开裂、压碎、塑性变形和蠕变的能力，可以模拟材料的拉裂和压溃现象。
3.2 开裂模拟本文钢筋混凝土裂缝有限元分析采用ANSYS中的smeared裂缝模型（单元内部分布裂缝模型），其原理是用分布裂缝代替单独裂缝，在结构出现裂缝以后，仍然假定材料是连续的，通过判断混凝土结构内部的积分点的状态（一般判断等效应力是否大于某数值）来判断单元内部积分点是否开裂，但是该方法无法考虑裂缝的扩展，裂缝之间也不能贯通，对结构进行整体分析时，如果结构划分的网格足够密，其结果还是很理想的。
混凝土中裂纹扩展的数值模拟研究
混凝土中裂纹扩展的数值模拟研究混凝土是一种广泛应用于建筑、桥梁、道路等工程中的材料。
然而，由于混凝土的性质，它容易出现裂纹，这些裂纹会导致混凝土结构的强度和稳定性下降。
因此，对混凝土中裂纹扩展的数值模拟进行研究是非常必要的。
一、混凝土中裂纹扩展的原因混凝土中裂纹的形成和扩展是由外部荷载和内部应力引起的。
混凝土中的应力主要来自以下几个方面：1.温度变化：混凝土中的温度会随着外部环境的变化而发生变化，这会导致混凝土中的应力变化。
2.干缩和收缩：混凝土在硬化过程中会发生干缩和收缩，这也会导致混凝土中的应力变化。
3.荷载：外部荷载是混凝土中裂纹形成和扩展的主要原因。
当外部荷载超过混凝土的承载能力时，混凝土中就会形成裂纹，而这些裂纹会随着荷载的不断增加而扩展。
二、混凝土中裂纹扩展的数值模拟方法数值模拟是一种通过计算机模拟实验来研究物理现象的方法。
在混凝土中裂纹扩展的研究中，数值模拟是一种非常有效的方法。
下面介绍两种常用的数值模拟方法：1.有限元法有限元法是一种利用计算机对物体进行离散化，将其分割成小的单元，然后对每个单元进行数学分析的方法。
在混凝土中裂纹扩展的研究中，有限元法可以将混凝土分割成小的单元，然后对每个单元进行应力分析，从而预测混凝土中的裂纹扩展情况。
2.位移法位移法是一种利用计算机对物体进行离散化，将其分割成小的单元，然后对每个单元进行位移分析的方法。
在混凝土中裂纹扩展的研究中，位移法可以预测混凝土中的应力分布和位移情况，从而预测混凝土中的裂纹扩展情况。
三、混凝土中裂纹扩展的数值模拟研究进展1.研究对象混凝土中裂纹扩展的数值模拟研究主要针对以下几个对象：1.混凝土墙体：混凝土墙体是建筑中广泛使用的一种结构，混凝土中的裂纹扩展会对其强度和稳定性造成影响。
2.混凝土梁：混凝土梁是建筑中承载荷载的主要结构之一，混凝土中的裂纹扩展会导致梁的强度和稳定性下降。
3.混凝土板：混凝土板是建筑中广泛使用的一种结构，混凝土中的裂纹扩展会对其承载能力造成影响。
基于ANSYS的三维疲劳裂纹模拟
疲劳裂纹扩展问题在物理上是几何非连续现象，数学上一般不具有简单理论解，多数情况下只能依赖数值法，如边界元法，有限元法，扩展有限元法，无网格法等等。
截至目前，有限元法仍被认为最具通用性。
相当多商用有限元软件已集成裂纹参量计算的部分有关功能。
虽然利用有限元法研究疲劳裂纹问题的研究已十分丰富，但绝大多数研究往往集中于特定的三维裂纹（如纯I型）或是二维复合型裂纹，任意三维疲劳裂纹扩展模拟仍比较少。
这是因为一方面，材料试验数据有限，复合三维裂纹扩展理论还有待于完善，还没有一种裂纹扩展理论可以适用于所有不同材料不同载荷形式的裂纹扩展情况，在这方面目前存在的问题远多于已取得的共识；另一个重要原因是，复合裂纹引起的三维裂纹扩展路径为非平面裂纹面，形状复杂，在商用有限元软件中往往很难用简单图元表达该空间曲面，造成后续的有限元建模困难。
因此，用有限元法模拟任意三维裂纹扩展的关键技术之一在于建立非平片裂纹有限元模型，并保证裂纹前缘附近具有良好的网格质量。
为解决这一问题，近年出现了一些专用的裂纹前后处理软件（主要与ABQUS衔接），如ADAPCRACK3D、ZENCRACK、CRACK3D及康奈尔大学断裂力学小组开发的Franc3D （本身是边界元法前处理程序，但可作为有限元模型的前处理程序）等。
这些程序在建模思路、计算精度与计算效率方面，各有千秋。
对ANSYS来说，其自身带可编程的APDL语言，实现三维裂纹非平面扩展并非不可能。
当然，能够实现和计算结果准确是两回事。
这里涉及诸多方面，既有理论的约束，又有模型的简化。
要实现裂纹前缘的表达，具有一定的图形学基础是必须的。
一般采用样条曲线拟合法表示裂纹前缘。
为什么不采用差值法呢，这里涉及到计算误差及建模问题。
如果裂纹前缘局部呈凹性，采用较大的步长时，插值法所得曲线可能出现自相交，如图所示。
引起裂纹前缘局部凹陷主要由初始裂纹形状呈凹性或数值模拟精度等原因引起。
例如裂纹扩展计算中采用了较大的步长而发散或应力强度因子计算结果出现波动，拟合法可减少曲线的拐点数，较插值法稳定。
基于ANSYS软件的三维裂纹实体建模方法
基于ANSYS软件的三维裂纹实体建模方法鲁丽君;李明;刘建平【摘要】To solve the complexity of a three-dimensional crack model due to the need to reflect the stress singularity of crack tip along the crack front,detail procedures of modeling elliptic three-dimensional crack by using the solid modeling method based on the ANSYS software was introduced.The center surface crack,corner crack at hole,and straight through the crack were generated by using the introduced solid modeling method based on the ANSYS software.Through an example,the stress intensity factor of crack tip of three-dimensional straight through the crack building by using the introduced solid modeling method based on the ANSYS software was compared with that of node by node directing modeling method.The results show that the solid modeling method based on the ANSYS software has enough high precision for the solution of the stress intensity factor,which verifies the reliability of the stress intensity factor solved by using the intrduced solid modeling method.By using the three-dimensional crack modeling method,crack models with different sizes of cracks can be generated only by modifying part parameters in the modeling command stream.%为了解决三维裂纹建模因需要体现裂纹前沿处裂纹尖端的应力奇异性而呈现的复杂性问题,给出采用基于ANSYS软件的实体建模法创建三维椭圆形裂纹有限元模型的详细步骤,并利用基于ANSYS软件的实体建模方法,建立中心表面裂纹、孔边角裂纹、穿透裂纹模型;通过算例,比较三维穿透裂纹采用基于ANSYS软件的实体建模法与逐节点直接建模法所得到的裂纹尖端应力强度因子值.结果表明:基于ANSYS软件的实体建模法具有足够的应力强度因子求解精度,验证了实体建模法求解应力强度因子的可靠性;该三维裂纹模型创建方法仅通过修改建模命令流中的部分参数即可生成裂纹尺寸不同的裂纹模型.【期刊名称】《济南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(031)004【总页数】5页(P292-296)【关键词】三维裂纹;实体建模方法;应力强度因子【作者】鲁丽君;李明;刘建平【作者单位】山东理工大学建筑工程学院, 山东淄博255049;山东省淄博市市政规划设计研究院, 山东淄博255037;山东理工大学建筑工程学院, 山东淄博255049【正文语种】中文【中图分类】U448.27结构中不可避免地存在裂纹和缺陷，它们在往复循环荷载的作用下会导致结构疲劳断裂；裂纹萌生阶段越短，疲劳寿命就越取决于裂纹扩展阶段。
ANSYS裂缝扩展模拟程序
！裂纹扩展程序/prep7et,1,plane82mptemp,,,,,,,,mptemp,1,0mpdata,ex,1,,2.07e5mpdata,prxy,1,,0.3k,101,0,0,,k,102,200,0,,k,103,200,50,,k,104,0,50,,k,105,100,50,,k,106,80,0,,k,107,80,0,,k,108,80,10,,l,106,108l,103,104lextnd,1,108,100,1lsbl,2,3lplota,101,106,108,2,104a,107,102,103,105,2,108kscon,108,0.2,1,08,1,mshape,1,2d!自由划分网格mshkey,0amesh,1amesh,2dk,101,alldk,102,allfk,105,fy,-200finish/solsolvefinishnplotlocal,11,0,80,10,0,-90, , ,1,1,！建立以裂尖为原点的局部坐标系，裂纹面平行于x轴nsel,s,loc,y,0!在cs坐标系(当前坐标系)下选择y=0的结点nsel,r,loc,x,0,0.2!根据kscon命令可知沿裂纹面路径的x坐标nlist!共选择5个点*get,nnub,node,,count!获取节点总数nnub*dim,aa,array,nnub*get,aa(1),node,,num,min*do,i,2,nnub*get,aa(i),node,aa(i-1),nxth*enddoflst,2,nnub,1*do,i,1,nnubfitem,2,aa(i)*enddopath,101,nnub,30,20,！定义路径ppath,p51x,1path,statkcalc,1,1,3,0！计算裂纹强度因子finish*get,ki1,kcalc,,k,1!分别读取应力强度因子ki1,ki2*get,ki2,kcalc,,k,2*afun,deg!改变角度的单位为度theta1=2*atan(0.25*(ki1/ki2-sqrt((ki1/ki2)**2+8))) !计算裂纹扩展角坐标the=abs(theta1)*dim,kt,array,20,3kt(1,1)=ki1kt(1,2)=ki2kt(1,3)=theta1*do,i,2,10!循环的步数aclear,1,2!清除网格划分adele,1,2,,0!仅删除面1,2，保留线（如果直接删除线，关键点也将随之删除）ldele,all,0!删除所有的线kdele,2!删除关键点2*get,kmax,kp,,num,max!获取最大关键点编号k,kmax+2(i-1)-1,0,0!在原局部坐标系下增加一个关键点，与之前裂尖关键点坐标相同k,kmax+2(i-1),-3*cos(the),3*sin(the)!在原局部坐标系下增加另一个关键点，即为下一个裂尖关键点kdele,kmax!因为一个面上不能定义两个KSCON，故需要删除前面在最大号关键点定义的KSCON,自动删除局部坐标*get,kx,kp,kmax+2(i-1)-1,loc,x*get,ky,kp,kmax+2(i-1)-1,loc,yk,kmax,kx,kycsdele，11*get,knub,kp,,count!获取关键点的数目*dim,kk,array,knub!建立一个一维矩阵*get,kk(1),kp,,num,max!获取最大关键点编号*do,j,2,knub*get,kk(j),kp,kk(j-1),nxtl*enddol,103,104!连接关键点，自动编号为1，用于截取线段（如果角度过大，需连接l,102,103,并进行判定与哪条直线相交）*do,ii,106,kk(1)l,ii,ii+2!连接关键点成线ii=ii+1*enddo*get,lmax,line,,num,max!获取线的最大编号lextnd,lmax,kk(1),200,1!从裂尖方向延伸最大编号的线，自动生成关键点1*get,lmax,line,,num,max!获取线的最大编号lsbl,1,lmax!用线1截取生成的延伸线，在1上自动生成关键点2，同时删除关键点1!通过判定关键点奇偶数来确定合成面需要的点*do,j,2,knub*if,kk(j),gt,108,and,kk(j),lt,kmax,then*if,abs(nint(kk(j)/2)-kk(j)/2),le,0.1,then!判定奇偶数命令，如果为偶数*get,kpos,kp,,count*dim,os,array,kpos*get,os(1),kp,,num,max*do,jj,2,kpos*get,os(jj),kp,os(jj-1),nxtl*enddoflst,2,kpos+7,3fitem,2,108fitem,2,106fitem,2,104fitem,2,105!必须选择关键点105，否则荷载无法施加fitem,2,2fitem,2,kk(1)*do,jjj,1,kposfitem,2,os(jjj)jjj=jjj+1*enddoa,p51x!利用关键点连接成面*else*get,kpjs,kp,,count*dim,js,array,kpjs*get,js(1),kp,,num,max*do,jj,2,kpos*get,js(jj),kp,js(jj-1),nxtl*enddoflst,2,kpjs+5,3fitem,2,107fitem,2,102fitem,2,103fitem,2,kk(1)!必须选择关键点105，否则荷载无法施加*do,jjj,1,kpjsfitem,2,js(jjj)jjj=jjj+1*enddoa,p51x!利用关键点连接成面*endif*endif*enddokscon,kk(1),0.2,1,08,1,mshape,1,2d!自由划分网格mshkey,0amesh,1amesh,2dk,101,alldk,102,allfk,105,fy,-200FINISH/sol/status,solusolvefinish*get,kx,kp,loc,kk(1),x!读取裂尖关键点的x坐标*get,ky,kp,loc,kk(1),y!读取裂尖关键点的y坐标local,11,0,kx,ky,0,-90+theta(i-1), , ,1,1,!旋转角度待修改nsel,s,loc,y,0!在CS坐标系(当前坐标系)下选择y=0的结点nsel,r,loc,x,0,0.2!根据kscon命令可知沿裂纹面路径的x坐标nlist!共选择5个点*get,nnub,node,,count!获取节点总数nnub*dim,aa,array,nnub*get,aa(1),node,,num,min*do,i,2,nnub*get,aa(i),node,aa(i-1),nxth*enddoflst,2,nnub,1*do,i,1,nnubfilem,2,aa(i)*enddopath,101,nnub,30,20,ppath,p51x,1path,statkcalc,1,1,3,0finish*get,ki1,kcalc,,k,1!分别读取应力强度因子ki1,ki2*get,ki2,kcalc,,k,2*afun,deg!改变角度的单位为度theta1=2*atan(0.25*(ki1/ki2-sqrt((ki1/ki2)**2+8))) !计算裂纹扩展角the=abs(theta1)*dim,kt,array,20,3kt(i,1)=ki1kt(i,2)=ki2kt(i,3)=theta1*enddo坐标。
基于ANSYS有限元软件裂纹扩展模拟
基于ANS Y S有限元软件裂纹扩展模拟刘 莎3 张 芳(武汉铁路局武昌东站技术科)(十堰东风商用车研发中心) 摘 要 从能量释放率准则出发,用AN SYS软件作为平台,进行二次开发来模拟二维复合加载下裂纹的扩展。
裂纹扩展路径的模拟是模拟裂纹扩展中的难点。
重点描述了模拟裂纹扩展路径。
关键词 裂纹 能量释放率 裂纹扩展 Paris公式0 前言 裂纹扩展有限元模拟研究涉及三个问题:理论基础、扩展控制参量及模拟方法。
理论基础直接影响有限元方程构成和具体实施的难易程度,应用全量理论还是增量理论;采用非线性弹性假设还是考虑扩展过程中能量耗散的真实弹塑性本构关系、屈服条件、小变形、有限变形或大变形理论等等。
就目前看来,研究主要以非线性弹性及小变形理论为主,且大多数采用V on M ises屈服准则,包括能量耗散在内的真实弹塑性及大变形理论的有限元研究者也有,但研究不很系统。
裂纹扩展控制参数与断裂理论发展及裂纹扩展测量技术有关。
扩展控制参数研究是目前弹塑性断裂问题有限元热门课题之一。
扩展模拟控制参数主要有下述几种:J R-∃a控制,J R -CTOA联合控制,载荷控制P-∃a及载荷线位移控制LLD-∃a,能量释放准则控制G-∃a。
在J R-∃a控制的实施过程中,J R阻力曲线作为材料特性,并假设与样本几何性及加载过程无关。
如上所述,此假设的合理性尚存在某些疑问,已有证据表明,当裂纹扩展量增大时, J R阻力曲线的样本几何依赖性明显增大。
尽管如此,在目前裂纹扩展有限元研究中,J R-∃a 控制仍是应用最广泛的方法之一,包括在裂纹扩展量大的情况下,其中原因之一是J R阻力曲线属于远场J,而远场的有限元实施具有相当的数值稳定性。
裂纹小量扩展后,CTOA基本保持常数的特性使J R-CTOA联合作为扩展准则具有潜在的发展前景,因为当J R-CTOA 联合使用时,可避开临界CTOA测量这个难点,即有限元实施时的小量扩展阶段应用J R-∃a控制,同时连续计算CTOA,当CTOA为常数开始点时,也几乎是J控制失效点,随后的裂纹扩展则用CTOA代替J R作为控制参数。
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MSHKEY,0
!*
CM,_Y,VOLU
VSEL, , , , 3
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'
CMSEL,S,_Y
!*
VMESH,_Y1
!*
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
CMDELE,_Y2
!*
!施加下端约束
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,18
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FITEM,2,-13
/GO
!*
SFA,P51X,1,PRES,-2000000
!裂纹面施压
FLST,2,4,5,ORDE,2
FITEM,2,14
FITEM,2,-17
/GO
!*
SFA,P51X,1,PRES,2000000
Fini !退出前处理器
wpro,,90.000000, !旋转工作平面
CSWPLA,100,1,1,1, !在工作平面位置建立局部坐标100，类型为柱坐标
FLST,3,1,6,ORDE,1
FITEM,3,1
VGEN, ,P51X, , , ,45, , , ,1 !旋转长方体
wpro,,-90.000000, !旋转回原工作平面
!(4)定义材料参数
MP,EX,1,1.668E10 !弹性模量
MP,PRXY,1,0.3 !泊松比
!(5)建立剖面几何模型
BLOCK,-0.015,0.015,-0.025,0.025,-0.0005,0.0005, !建立一个长方体
WPSTYLE,,,,,,,,1
wpro,,90.000000, !旋转工作平面
!(3)定义单元类型
ET,1,SOLID45 !定义三维单元
!(4)定义材料参数
MP,EX,1,1.668E10 !弹性模量
MP,PRXY,1,0.3 !泊松比
!(5)建立剖面几何模型
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WPSTYLE,,,,,,,,1
!*
SFA,P51X,1,PRES,4000000
FLST,2,2,5,ORDE,2
FITEM,2,19
FITEM,2,-20
/GO
!*
SFA,P51X,1,PRES,20000000
Fini !退出前处理器
/SOLU !进入求解器
SOLVE !求解
FINI !退出求解器
/SOLU !进入求解器
SOLVE !求解
FINI !退出求解器
/clear,start
!(1)工作环境设置
/FILENAME,COLUMN !工作名称
/TITLE,FRACTURE OF COLUMN !图形显示标题
!(2)进入前处理器
/PREP7 !进入前处理器
!(3)定义单元类型
ET,1,SOLID45 !定义三维单元
采用ANSYS仿真模拟软件建立三维混凝土试件实体裂纹扩展的模拟
1.进入ANSYS软件，输入命令流
finish
/clear,start
!(1)工作环境设置
/FILENAME,COLUMN !工作名称
/TITLE,FRACTURE OF COLUMN !图形显示标题
!(2)进入前处理器
/PREP7 !进入前处理器
!*
/GO
DA,P51X,ALL,
!施加圆柱上表面压力
FLST,2,1,5,ORDE,1
FIS,15200000
!施加围压
FLST,2,2,5,ORDE,2
FITEM,2,19
FITEM,2,-20
/GO
!*
SFA,P51X,1,PRES,4000000
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'
CMSEL,S,_Y
!*
VMESH,_Y1
!*
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
CMDELE,_Y2
!*
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,18
!*
/GO
DA,P51X,ALL,
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,9
/GO
CSWPLA,100,1,1,1, !在工作平面位置建立局部坐标100，类型为柱坐标
FLST,3,1,6,ORDE,1
FITEM,3,1
VGEN, ,P51X, , , ,45, , , ,1 !旋转长方体
wpro,,-90.000000, !旋转回原工作平面
CYLIND,0.0015,0,-0.05,0.01,0,360 !建立小圆柱体
VSBA,2,1
VDELE,4,,,1
FLST,2,2,6,ORDE,2
FITEM,2,1
FITEM,2,3
VADD,P51X
CYLIND,0.025,0,-0.05,0.05,0,360 !建立大圆柱体
VSBV,1,2
MSHAPE,1,3D
MSHKEY,0
!*
CM,_Y,VOLU
VSEL, , , , 3
CYLIND,0.0015,0,-0.05,0.01,0,360 !建立小圆柱体
VSBA,2,1
VDELE,4,,,1
FLST,2,2,6,ORDE,2
FITEM,2,1
FITEM,2,3
VADD,P51X
CYLIND,0.025,0,-0.05,0.05,0,360 !建立大圆柱体
VSBV,1,2