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ABAQUS软件分析指南154:裂纹扩展方向仅适用于均匀、各向同性的线弹性材料。

来源: | 作者:thinks | 发布时间: 2024-01-24 | 904 次浏览 | 分享到:

负载

等高线积分计算包括以下分布荷载类型

热负荷;

分布荷载,包括连续体单元上的裂缝面压力和牵引荷载,以及使用用户子程序DLOAD和UTRACLOAD施加的荷载;

分布荷载,包括壳单元上的表面牵引荷载和裂纹面边缘荷载,以及使用用户子程序UTRACLOAD施加的荷载

均匀和非均匀的物体力;以及

连续体和壳单元上的离心载荷

不包括域中的集中载荷对轮廓积分的影响;相反,必须修改网格以包括一个小单元,并且必须将分布载荷应用到该单元。

由于接触力的贡献不包括在内。

 

材料选项

J积分计算适用于线弹性、非线性弹性和弹塑性材料。塑性行为可以建模为非线性弹性(变形塑性),但如果材料采用增量塑性建模,且受比例的单调牵引载荷的影响,则结果通常是最好的。

 

如果卸载发生在裂纹尖端附近的塑性区,除极少数情况外,/-积分将无效。

 

C积分适用于涉及蠕变的问题(与速率相关的塑性:蠕变和膨胀)应力强度因子计算对均匀线弹性材料中的裂纹是有效的。它也适用于两个不同的各向同性线弹性材料之间的界面裂纹。它不适用于任何其他类型的材料,包括用户定义的材料。

 

裂纹扩展方向仅适用于均匀、各向同性的线弹性材料。T应力仅适用于均匀、各向同性的线弹性材料。虽然T-应力是使用带有裂纹的物体的线弹性材料属性计算的,但它通常与使用物体的弹塑性材料属性计算的J-积分一起使用(见T-应力提取)。

 

如果存在物质不连续,则必须为位于等高线积分域中的材料不连续性上的所有节点指定到材料不连续线的正常值。法线可以通过为不连续面两侧的元素定义用户指定的法线(参见节点处的法线定义)来指定,或者通过为不连续面上的节点使用节点的法线坐标来指定。对于材料不连续线通过其尖端的裂纹,无法执行围道积分计算(两种不同材料之间的界面裂纹除外)。因此,在为裂纹尖端的节点指定不垂直于虚拟裂纹扩展方向q的法线时,应该非常小心。

 

原理

当与XFEM结合使用时,只能在一阶或二阶四面体单元和一阶砖单元中计算轮廓积分。下面的段落只适用干传统的有限元法。Abaqus软件/Standard中的等高线积分评估功能假定用于计算的域中的单元是二维或壳模型中的四边形单元,或者是砖或

 

连续体三维模型中的二阶四面体单元。不应在轮廓积分区域中包含的网格中使用三角形或楔形块。当裂纹尖端周围的元素在Abaqus软件/CAE中生成时,三角形元素(在二维)或楔形元素(在三维)被转换为崩溃的四边形或六面体元素。等高线域中的元素应该是同一类型的。

 

在壳结构的Abaqus软件/标准计算的轮廓积分是轮廓无关的,只有当周围的裂纹尖端的变形模式主要是膜。如果区域内存在明显的弯曲或横向剪切效应,则轮廓积分不一定是轮廓无关的,而应直接从位移和/或应力中求出轮廓积分值。

 

广义平面应变单元,广义扭转轴对称单元,非对称轴对称单元,膜单元,圆柱单元不应使用在轮廓积分区域。

 

钢筋的贡献只包括在J-积分和C,-积分的计算中定义的壳单元与分析过程中集成的外壳部分(见使用在分析过程中集成的外壳部分来定义截面的行为)

 

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