abaqus裂纹模拟心得

abaqus裂纹模拟心得

baqus裂纹模拟心得（Contour Integral不是XFEM）

最近由于项目需要，做了一些裂纹相关的模拟，在此把一些心得体会贴到论坛上与大家分享，如有不当之处，欢迎大家指正！

本帖主要侧重于介绍裂纹定义过程中各个选项的意义，具体的操作过程论坛里已经有高手做了很好的教程，至于断裂力学理论推荐大家看一下沈成康写的《断裂力学》一书。裂纹的定义和输出需要用到interaction模块和step模块：

一、Interaction模块

1.1 预制裂纹（步骤：菜单/special/crack/assign seam）

注意：并不是作裂纹分析都要定义seam，如果你的裂纹不是一条缝，而是一个缺口，则不需要assign seam，直接走下一步（定义裂纹）就行。

1.2 创建裂纹（步骤：菜单/special/crack/create，type：contour integral）

—crack front：crack front是用来定义第一围线积分的区域，2D下我们可以选择包围裂尖点的面，3D则选择包围裂尖线的面；另外还有一种定义crack front的方法，就是直接选择裂尖点（2D）或裂尖线3D），用这个方法定义crack front不需要再定义下一步的crack tip/line，比较简便，两种方法算出的结果没有明显的差别，其实只是影响积分路线的问题，但是J积分值是路径无关的，看个人喜好吧

—crack tip/line：这个比较好理解就是裂尖点（2D）或线（3D），如果我们在上一步中用方法二定义crack front，这一步就直接跳过了

—crack extension direction（定义裂纹扩展方向）：这里定义的其实是一个虚拟的裂纹扩展方向，定义了这个参考方向后，我们才能通过输出的角度判断裂纹扩展方向，可以通过两种方法：

o q vector：输入一个方向，用来作为计算裂纹的扩展方向的参考方向；

o normal to crack plane：crack plane表示裂纹的对称面（当裂纹在一个平面内时，可能需要分开定义多个裂纹），这种方法下我们只需定义裂纹面的法线方向，通过（t表示裂纹尖端的切线）, 会在每个节点得出一个q方向（如下图）；

o 注意：q的方向对输出的应力强度因子，J积分等都会有影响，一般情况下，q最好在裂纹平面内，且垂直于裂尖线的切线，否则算出的应力强度因子，J积分值等等在不同围线积分中会差别较大。

二、step模块

定义好了裂纹相关参数后，我们需要返回step模块定义输出变量：

步骤：菜单/output/history output requests/create，domain：crack，可以输出的值包括：J-integral，Ct-integral，stress intensity factor，T-stress

—J-integral ：用于应变率无关材料的准静态分析过程，包括线弹性，非线性弹性，弹塑性材料（单调加载工况）的静态分析。J-integral的优点是和积分路径无关，从而可以避开尖端塑性区的

影响。

—Ct-integral：用于蠕变分析（一般较少用到）

—应力强度因子：

o 只能用于分析线弹性材料，表示裂纹尖端的应力场强度；

o 有三个应力强度因子K1，K2，K3，分别对应于张开型，滑开型和撕开型裂纹的应力强度因子

o 在输出应力强度因子时也会输出一个J-integral值，因为算法不同，这个值和直接输出的J-integral会略有差异；

o 方向判断准则：Maximum tangential stress（在dat文件中输出的MTS值就是通过这个准则算出的裂纹扩展方向），Maximum energy release rate（dat中用MERR表示），K2=0（dat中的K20）

—T-stress（表示裂纹尖端平行于裂纹面方向的应力）