任意裂纹扩展-三维裂纹-二维裂纹扩展分析

任意裂纹扩展分析FRANC3D

FRANC3D V7.0（FRacture ANalysis Code 3D / Version 7.0）是美国FAC公司开发的新一代裂纹分析软件，用来计算工程结构在任意复杂的几何形状、载荷条件和裂纹形态下的三维裂纹扩展和疲劳寿命，它基于有限元软件进行断裂力学计算，与ANSYS、ABAQUS 和NASTRAN等有接口。

FRANC3D V7.0界面

FRANC3D V7.0还可计算微动疲劳裂纹萌生寿命、位置和起裂方向，裂纹萌生寿命加扩展寿命即为结构全寿命。

微动疲劳裂纹萌生计算

FAC公司（Fracture Analysis Consultants, Inc.）成立于1988年，起源于国际权威的断裂力学研究机构-康奈尔大学断裂工作组，与美国军方和政府组织长期进行项目合作研究和软件联合开发。FRANC3D V7.0是由FAC公司联合美国空军研究实验室（AFRL）、NASA 马歇尔太空飞行中心、美国海军航空系统司令部（NAVAIR）及波音、普惠等公司开发的新一代裂纹分析软件，是目前全球最专业、最流行的任意三维裂纹扩展分析与损伤容限评估软件。

FRANC3D V7.0研发历程

FRANC3D V7.0研发资助机构利用FRANC3D V7.0，可以对以下几方面进行研究：

∙微动疲劳裂纹萌生寿命、位置和起裂方向分析

∙损伤容限评估

∙耐久性分析

∙结构安全和可靠性评估

∙裂纹尺寸与结构剩余寿命的关系研究

∙确定初始缺陷在给定载荷历史条件下的剩余寿命

∙确定给定寿命和载荷下的临界裂纹尺寸（允许存在多大的初始缺陷）

∙确定无损检测周期和维修方案

∙焊接结构失效分析

∙……

FRANC3D V7.0的主要更新：

1.新的裂纹引入与更新算法，裂纹引入稳定性更好，成功率更高。

2.可以利用虚拟裂纹闭合技术计算能量释放率（GI、GII、GIII）。

3.初始裂纹库中增加准椭圆形裂纹类型。

4.恒幅疲劳裂纹扩展计算时，除了给定应力比R之外，还增加了通过载荷自动计算应力

比R的选项。

5.变幅疲劳裂纹扩展计算时，增加了序列载荷谱选项。

6.准静态裂纹扩展计算时，增加了最大断裂能选项。

7.可直接在FRANC3D界面中剖分子模型，并自动定义剖面上的节点集，提供了多个选

项来剖分子模型，还可对剖分出的子模型进行局部修剪和调整。

8.更多的终止疲劳裂纹扩展寿命计算选项。

9.更好的自动计算疲劳寿命方法，无需定义路径（Path）和提取K vs a曲线，计算的寿命

与路径无关，寿命精度更高。可输出在和循环次数与结构表面裂纹尺寸的关系曲线。

10.新的有限元软件接口，直接读取原始格式的有限元应力结果，无需读取*.fil格式的中

性结果文件。

11.应力叠加方法允许计算裂纹面上的Shear Traction。

12.新增DARWIN接口，用于航空发动机涡轮叶片概率断裂力学计算。

13.更多的疲劳裂纹扩展速率公式，可设置应力比相关的扩展速率模型，所有模型可以指

定温度相关的扩展速率数据。包括：

∙Growth rate models:

∙Paris

∙Bi-Linear Paris

∙Sigmoidal

∙Hyperbolic Sine

∙Tabular

∙NASGRO

∙R-ratio models:

∙None

∙Walker

∙Closure

∙Tabular

FRANC3D V7.0支持的操作系统包括：

∙Linux 64 Bit

∙Microsoft Windows 64 Bit

∙Red Hat 64Bit

∙……