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ABAQUS软件分析指南149:考虑残余应力场对J积分的影响

来源: | 作者:thinks | 发布时间: 2024-01-19 | 747 次浏览 | 分享到:

域依赖性

J积分应该与所用的域无关。假设裂纹面是相互平行的,但J积分估计从不同的环可能会有所不同,因为有限元解的近似性质。这些估计值的强烈变化,通常称为域依赖或轮廓依赖,通常表示在轮廓积分定义中的错误。在这些估计值的逐渐变化可能表明,更精细的网格是必要的,或者,如果塑性包括在内,轮廓积分域不完全包括塑性区。 如果“等效弹性材料”是不是一个很好的代表弹塑性材料,轮廓积分将是域独立的,只有当他们完全包括塑性区。由于它并不总是可能包括在三维的塑性区,一个更细的网格可能是唯一的解决方案。

 

如果第一个轮廓积分是通过指定裂纹尖端的节点来定义的,那么前几个轮廓可能是不准确的。要检查这些等高线的准确性,您可以请求更多等高线,并确定等高线积分的值,该值从一个等高线到下一个等高线看起来大致恒定。不近似等于该常数的等高线积分值应被丢弃。在线弹性问题中,第一和第二轮廓通常因不准确而被忽略。

 

对于一些具有开放裂纹前端的三维模型,从裂纹前端的节点集(或XFEM的情况下的元素)的/积分估计可能是不准确的。分辨率的困难是复杂的最外层的元素的偏斜。这种精度损失仅限于在前端的轮廓积分,并没有影响沿裂纹前沿的相邻节点集(或元素与XFEM的情况下)的轮廓积分值的精度。

 

考虑残余应力场对J积分的影响

残余应力场经常发生在结构中;例如,作为产生塑性的服务负载的结果,在没有退火处理.热效应或膨胀效应的情况下的金属成形过程。当残余应力是显着的,如上所述的J积分的标准定义可能会导致一个路径相关的值。为了保证它的路径独立性,J积分的计算必须包括一个附加项,占残余应力场。在Abaqus软件/Standard中,具有残余应力场的问题被视为初始应变问题如果总应变写为机械应变之和,e“,和初始应变e;也就是说,

 

Abaqus软件 

 

的路径无关的能量释放率在残余应力场的存在下,给出了

 

Abaqus软件 

 

其中V是封闭裂纹尖端或裂纹线的畴体积,W仅定义为机械应变能密度

 

Abaqus软件 

 

e°在整个变形过程中保持恒定。残余应力场可以通过读取前一个分析步骤中的应力数据或者通过定义初始条件来指定(参见定义初始应力)。指定步长,指定步长的最后可用增量中的应力数据将被认为是残余应力。如果步长设置为零 (默认),则残余应力场由初始条件定义。当使用XFEM时,残余应力场只能用初始条件定义

采用Lei,o'Dowd和Webster (2000) 的方法来考虑残余应力的影响。

输入文件用法

*轮廓积分,残余应力步长=n,类型=J

Abaqus软件/CAE用途步长模块历史输出请求编辑器裂纹裂纹名称,等高线数n,残余应力初始化值的步长步长,类型J积分

 

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