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ABAQUS软件分析指南152:用常规有限元法构造小应变分析的断裂力学网格

来源: | 作者:thinks | 发布时间: 2024-01-23 | 416 次浏览 | 分享到:

使用XFEM定义轮廓积分所需的数据如果使用XFEM计算轮廓积分,裂纹前沿和虚拟裂纹扩展方向都由Abaqus/Standard确定。

 

与常规有限元法的对称性如果裂纹定义在对称平面上,则只需要对结构的一半进行建模。从虚拟裂纹前沿前进计算出的势能的变化增加一倍,以计算正确的轮廓积分值。

 

输入文件用法

使用以下选项指示裂纹定义在对称平面上

轮积分,轮=n,对称积分

ABAQUS/CAE用法交互模块:特殊->裂纹->创建选择裂纹前沿和裂纹尖端或裂纹线,并指定裂纹扩展方向一般:在对称平面上切换(半裂纹模型)

 

用常规有限元法构造小应变分析的断裂力学网格

尖锐裂纹(在未变形的结构中,裂纹面彼此叠在一起)通常采用小应变假设建模。聚焦网格,如图1所示,通常应用于小应变断裂力学评估。然而,对于一个尖锐的裂纹的应变场成为奇异的裂纹尖端。这个结果显然是一个近似的物理,但是,大应变区是非常局部的,大多数断裂力学问题可以满意地解决,只使用小应变分析。裂纹尖端应变奇异性取决于所用的材料模型。线弹性、完全塑性和暴律硬化是断裂力学分析中常用的方法。异律硬化的形式是

 

有限元分析 

 

 

其中e是等效总应变,e是参考应变,a是von Mises应力,0是初始屈服应力,n是幂硬化指数(通常在3到8的范用内;n》100对于大s来说非常接近完美塑性),a是材料常数(通常在0.5到10的范围内)。

 

纯幂律非线性弹性材料在牵引载荷作用下的结果与载荷的某个幂次成正比。因此,在特定载荷下,某一几何形状的断裂参数可以缩放到分布相同但大小不同的任何其他载荷。

 

如果加载是比例的 (应力空间中应力增加的方向近似为常数)且单调增加,则幂律硬化变形塑性和增量塑性本质上是等价的。然而,变形塑性是一种非线性弹性材料,有更多的分析结果可用。Abaqus使用了Ramberg-Osgood变形塑性模型 (见变形塑性);这个模型不是一个必须考虑的纯幂律模型。

 

创建奇点

在大多数情况下,在裂纹尖端的奇异性应被认为是在小应变分析 (当几何非线性被忽略)。包括奇异性通常会提高J积分,应力强度因子,应力和应变计算的精度,因为应力和应变的区域接近裂纹尖端更加精确。若r是距裂纹尖端的距离,则小应变分析中的应变奇异性

 

Abaqus软件 

 

裂纹尖端奇异性的二维建模

平方根和1/r奇异性可以建立到一个有限元网格使用标准的元素。裂纹尖端建模与崩溃的四边形单元的环,如图2所示。

 

Abaqus软件 

 

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