三维裂纹扩展分析软件FRANC3D V6.1介绍

基于ANSYS的三维贯穿裂纹的断裂参数计算

基于ANSYS的三维贯穿裂纹的断裂参数计算据一些工业化国家统计，因材料和结构的破坏所造成的损失占国民经济生产总值的8%-12%多。破坏事故所造成的人员伤亡的损失更不可估量。我国作为一个发展中国家，在这方面的情况比西方发达国家更严重。因此无论是为了减少破坏事故的损失还是研发满足现代工业所需要的新材料，都要求对材料的破断过程有科学的、全面的、定量化的认识。三维裂纹作为工程中常见的裂纹形式，早在六十年代初就有不少研究者开始研究，到现在已有大量的文献资料论及这一问题，出现了一些有特点的分析方法。工程上常见的表面裂纹的断裂分析，由于其实质是三维问题，也几乎同时开始被人们所关注。三维裂纹问题的危害极大，断裂造成了大量的灾难性事故发生，这使得断裂力学在机械工程、海洋工程、核工程，特别是今天的航空航天工程中受到更广泛的重视和深入研究。因此对含三维裂纹结构断裂特性尤其对三维裂纹体的应力强度因子的研究有重要的现实意义。本文使用ANSYS成功的计算了三维贯穿裂纹的应力强度因子，为计算三维裂纹提供了一种便捷方式。 1.模型的建立图1 三维贯穿裂纹模型

本文三维裂纹模型长度为L，高度为H，宽度为W，裂纹半长为a，裂纹位于模型的中心部位。几何参数见表1。模型的为线弹性材料，其弹性模量为2.1E11Pa，泊松比为0.3。模型的边界条件为：底端固定，顶端承受拉应力σ为2E6Pa。表1 模型的几何参数本文采用二维奇异单元PLANE183建立二维的裂纹模型，然后通过拉伸并使用三维奇异单元SOLID186来建立三维贯穿裂纹模型。图2-图5给出了二维裂纹模型和三维裂纹模型。在13.0中对应力强度因子的计算增加了一种计算方法即互动积分法（Interaction Integrals ），这种方法与计算J积分的主域积分法类似。在二维问题进行面积分，在三维问题中进行体积分来获得应力强度因子。这种方法与传统的位移扩展法相比精度高，需要的单元数少。图2 二维裂纹模型图3 二维裂纹模型裂纹尖端网格

3D动画制作实用技巧介绍

随着三维图像处理技术的不断扩展，许多软件公司为个人计算机用户开发的用于造型和动画制作的软件及软件包可谓琳琅满目，美不胜收。借助这些计算机动画软件，用户可以制作出复杂的三维模型，还可以根据动画所要表现的主题和客户的要求或自己的设计，像熟练动画师那样.绘制出动画的关键画面，3D动画制作软件就会自动生成中间画面，制作出逼真的动画片来。下面结合制作三维动画的一般步骤，着重介绍制作高品质动画过程中的一些实用技巧。 1、二维空间造型 3D动画制作软件中的二维空间造型模块(The 2D Shaper)的主要功能是构造各种二维空间物体的图形，或者从其他软件获取.DXF格式的文件来获得图形，然后在三维空间放样模块中获取它并生成三维物体，还可在三维空间编辑模块中直接获取二维物体的平面图形。二维空间造型模块所构造的二维平面图形必须闭合且不相互重叠才可以在三维空间造型模块中进行放样，但是开图形可以在别的工作区中作为路径使用。设计一个好的二维造型会省去在三维空间编辑模块中调整编辑物体的许多时间。 2.三维放样物体 3D动画制作软件中的三维空间放样模块(The 3D Lofter)主要功能是从二维空间造型模块中输入一个或多个图形，将它们放在一个三维的放样路径上，路径上还可以分为不同的层次以放置不同的二维图形，然后根据制作意图，再将它们用各种方式来放样成一个三维的物体并传输到三维空间编辑模块中。所谓三维放样，就是为二维的几何图形在某个轨迹上增加一个厚度，使其变成一个二维物体，这条用来放样的路径可以是任意形状的曲线和图形。三维空间放样模块还提供了一些变形命令，使得放样的路径在三维空间中进行弯曲和扭曲。从而可以制作种类多变的曲面体。我们能使用它来创造复杂的三维物体模型。利用三维空间放样模块进行放样图形是我们获得三维物体模型最基木、最常用和最有效的手段，三维动画制作者一定要掌握它。 3.场景物体的编辑与调整 3D动画制作软件中的三维空间编辑模块(The 3D Editor)可以创造一些简单规则的三维空间的物体，也可以进行编辑调整拷贝工作区中的物体，给它们指定你所喜欢的材质，也可以利用外部处理程序模块IPAS在其中创造许多特殊效果。当然这些效果在动画着色后才能看见。

基于ANSYS有限元软件裂纹扩展模拟

万方数据

５６基于ＡＮＳＹＳ有限元软件裂纹扩展模拟【鬈Ｉ２子模型有限几删韬幽（ｐｌａｎｅ８２），如图１所示。模型中裂纹长度为１０ｍｍ，几何尺寸如图２所示。材料的弹性模量在２．０１７×１０５ＭＰａ上下变化，泊松比为ｏ．３。顶端从侧端的一端起在长度为２０ｍｍ的线上承受一２００Ｎ／ｍｍ的压力。侧端从距裂纹处１０ｍｍ开始在长度为２０ｎｌｍ的线上承受ｌｏｏＮ／ｍｍ的压力。这只是其中某一种状态，可以根据构件的实际受力状况，改变子模型的边界条件和受匝墨巫巫匦圃Ｉ得到应变能仞始值【，ｏ ’ 图３ＡＮｓＹｓ二次ｔＨ：发模拟流程力状况。３ＡＮＳＹＳ二次开发程序基本思路和模拟结果用上述的八ＮｓＹＳ二次开发的源程序对图１所示的子模型结构的疲劳裂纹扩展进行模拟，模拟流程见图３。由于模拟构件疲劳裂纹扩展从开始到失稳，裂纹扩展长度大，因而程序运行时间长。为此笔者只模拟了五步，模拟的结果见表１和图４。图４中的粗黑线为裂纹扩展路径。表１疲劳裂纹扩展模拟所得的路径参数（ａ）模拟一步裂纹扩展路径（ｂ）模拟二步裂纹扩展路径（ｃ）模拟三步裂纹扩展路径　万方数据

《化工装备技术》第２７卷第１期２００６年５７（ｄ）模拟四步裂纹扩展路径【ｅ）模拟止步裂纹扩展路径剧４订限厄模拟的裂纹扩展路径（ａ）一步裂纹扩展竖Ａ疗向的应力云图（ｂ，二步裂纹扩腱竖Ａ方ｆ川的臆力西矧（ｃ）三步裂纹扩展悭直方向的应力云图（ｄ）四步裂纹扩展竖＾力‘向的应ＪＪ云图（ｅ）五步裂纹扩展竖直方向的应力云图图５模拟裂纹扩展过程巾竖直方向的应力云图４结束语ＡＮＳＹＳ软件是一个功能非常强大的有限元计算软件，其本身又是一个开放型软件，可以进行二次开发。利用最大能量释放率作为判断方向基准，笔者对ＡＮＳＹＳ进行二次开发，能动态地描述２Ｄ构件在复合加载状况下疲劳裂纹的扩展路径。对ＡＮｓＹｓ软件进行二次开发来模拟疲劳裂纹的扩展迄今未见报道。本文通过对２Ｄ构件疲劳裂纹扩展路径的模拟，为下一步３Ｄ构件的模拟打下了好的基础。参考文献１Ｗ０１ｆｇａｎｇＢｒｏｃｋｓ．Ｎｕｍ时ｉｃａＩｉｎｖｅｓ“ｇａｔｌｏｎｓｏｎｔｈｅｓｉｇｎｉｆｉ～ｃａｎｃｅｏｆＪｆｏｒｌａｒｇｅｓｔａｂｌｅｃｒａｄ‘ｇｒｏｗｔｈ．Ｅ“ｇｉｎｅｅｒｉ“ｇＦｒａｃ～ｔｕｒｅＭｅｃｈ．１９８９，３２：４５９～４６８２杨庆生，杨卫．断裂过程的有限元模拟．计算力学学报，１９９７，１４（４）：４０７４１２３ＨｅｌｌｅｎＴ．０ｎｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｖｉｒｔｕａｌｃｒａｃｋｅｘｔｅｎｓｉｏｎｓ．ＩｎｔＪＮｕｍＭｅｔｈＥｎｇｎ，１９７５（９）：１８７—２０７４傅祥炯，周岳泉．何字廷．疲劳裂纹扩展全寿命模型．第八届全国断裂学术会议论文集，１９９６：１５５～２５２５０１１ｔｈｅｅｎｅ。ｇｙｒｅｌｅａｓｅｒａｔｅａｎｄｔｈｅＪ—ｉｎｔ。ｇｒａｌｆｏｒ３一Ｄｃｒａｃｋｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｌｌｓ．ＩｎｔＪｏｕｒｎｏｆＦｒａｃｔｕｒｅ．１９８２，ｌ９：１８３～１９３６ＣｌａｙｄｏｎＰＷ．ＭａｘｉｍｕｍｅｎｅｒｇｖｒｅｌｅａｓｅｒａｔｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｆｒｏｍａｇｅｎｅｒａＩｉｚｅｄ３Ｄｖｉｒｔｕａｌｃｒａｃｋｅｘｔｅｎｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｅｎ～ｇｉｎｅｅ““ｇＦｒａｃｔｕｒｅＭｅｃｈａｎｉｃｓ，１９９２，４２（６）：９６ｌ～９６９７ＴｉｍｂｒｅｌｌＣ．ｅｔａ１．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｃｒａｃｋｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｉｎｒｕｂ～ｂｅｒ．ＴｈｉｒｄＥｕｒｏＤｅａｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＣｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅＭｏｄｅｌｓｆｏｒＲｕｂｂｅｒ．１５１７ＳｅＤｔｅｍｂｅｒ２００３Ｌｏｎｄｏｎ，ＵＫ．（收稿日期：２００５一０７—２８）　万方数据

裂纹扩展的扩展有限元(xfem)模拟实例详解

基于ABAQUS 扩展有限元的裂纹模拟化工过程机械622080706010 李建 1 引言 1.1 ABAQUS 断裂力学问题模拟方法在abaqus中求解断裂问题有两种方法（途径）：一种是基于经典断裂力学的模型；一种是基于损伤力学的模型。断裂力学模型就是基于线弹性断裂力学及其基础上发展的弹塑性断裂力学等。如果不考虑裂纹的扩展，abaqus可采用seam型裂纹来分析(也可以不建seam，如notch型裂纹)，这就是基于断裂力学的方法。这种方法可以计算裂纹的应力强度因子，J积分及T-应力等。损伤力学模型是指基于损伤力学发展而来的方法，单元在达到失效的条件后，刚度不断折减，并可能达到完全失效，最后形成断裂带。这两个模型是为解决不同的问题而提出来的，当然他们所处理的问题也有交叉的地方。 1.2 ABAQUS 裂纹扩展数值模拟方法考虑模拟裂纹扩展，目前abaqus有两种技术：一种是基于debond的技术（包括VCCT）；一种是基于cohesive技术。 debond即节点松绑，或者称为节点释放，当满足一定得释放条件后（COD 等，目前abaqus提供了5种断裂准则），节点释放即裂纹扩展，采用这种方法时也可以计算出围线积分。 cohesive有人把它译为粘聚区模型，或带屈曲模型，多用于模拟film、裂纹扩展及复合材料层间开裂等。cohesive模型属于损伤力学模型，最先由Barenblatt 引入，使用拉伸-张开法则（traction-separation law）来模拟原子晶格的减聚力。这样就避免了裂纹尖端的奇异性。Cohesive 模型与有限元方法结合首先被用于混凝土计算和模拟，后来也被引入金属及复合材料。Cohesive界面单元要服从cohesive 分离法则，法则范围可包括粘塑性、粘弹性、破裂、纤维断裂、动力学失效及循环载荷失效等行为。此外，从abaqus6.9版本开始还引入了扩展有限元法（XFEM），它既可以模拟静态裂纹，计算应力强度因子和J积分等参量，也可以模拟裂纹的开裂过程。被誉为最具有前途的裂纹数值模拟方法。本文将利用abaqus6.9版本中的扩展有限元法功能模拟常见的Ⅰ型裂纹的扩展。 2 Ⅰ型裂纹的扩展有限元分析本文针对断裂力学中的平面Ⅰ型裂纹扩展问题用abaqus中的扩展有限元方法进行数值模拟，获得了裂纹扩展的整个过程，裂尖单元的应力变化曲线，以及裂纹尖端塑性区的形状。在此基础上绘制裂纹扩展的能量历史曲线变化趋势图。

三维动画制作常用软件有哪些

提到三维动画，不由的让人想到最近很火的一些综艺节目。通常第一期的宣传片是二维的画面，第二期的时候已经是三维动画，这一巨大的转变不得不说明三维动画将是未来的一个发展趋势。那么，三维动画是怎么做出来的呢？用到哪些软件呢？一部完整的三维动画的制作需要经过几下几个步骤。第一步：手绘动画图形结构。根据预先创意的图形概念，手绘出适合的图形结构，这是三维动画制作最基础的部分。第二步：3D角色模型。根据概念设计以及融合客户、导演的综合意见，在手绘动画图形结构的基础上，在三维软件中进行模型的制作，制作出三维动画中的主角们。第三步：贴图材质。根据制作好的3D角色模型，对模型进行装扮，进行色彩、纹理、质感等的设定工作。第四步：骨骼蒙皮。根据故事情节分析，对3D中需要动画的模型进行动画前的一些变形、动作驱动等的相关设置，为动画师做好预备工作，提供动画解决方案。第五步：分镜头动画。根据剧本、分镜头故事板，动画师通过镜头和时间，给角色或其他的需要活动的对象制作出每一个镜头的表演动画。三维动画的制作需要用到的软件有哪些呢？首先是PS和painter，PS是大家所熟知的一款应用最广泛的图像处理软件,而painter是基于栅格图像处理的图形处理软件。其次，建模时要用到maya、3dmax、zbrush、VRay这些软件，通过这些软件来建立场景模型、角色模型、材质灯光等等。贴图材质是用到UVlayout这一软件，让主角们更加生动，各具特色。再者，动画处理中要用到Realflow、Houdini等软件，分别是流体动力学模拟软件和节点软件，用来完成动画特效制作合成。最后，后期里要用到AE、premiere这两款后期制作软件，使生成的图像灵活有效。

三维裂纹J积分求解

一、建part 草图尺寸100，建草图为矩形（-10,50）、（50，-10）拉伸厚度10，ok，得到六面体板

二、材料属性，具体参数自己设置吧，一步步都应该清楚。 3、装配（creat instance）装配要用第二个（独立的），装配之后要切出一条缝，为后面定义seam，用下图右边的那个

这个是选择分割草图的一条边这里应该选择红色面的右边，这个是分割需要的草图，黄色的线就是分割线，然后，分割tool-partition 选择cell-extrude/sweep edges 选择红色的圈这个选择

选中的这个然后选择z轴，看好方向如果方向正确就选ok，如果不正确就选flip然后再选按住shfit选择涂黄的两条线（就是裂纹线）（1）先定义seam，special-creat-assign选择红色的区域，就定义了seam （2）定义crake，special-creat-crake，用围线积分继续，这里选择的时候容易选择的只是一个面所以先隐藏那个小圆面，选择的那个就是隐藏的命令，隐藏小圆面后就可以选择crake front了。

Crake Front 亮红色的就是选择的裂纹线学裂纹尖端有奇异性，所以这儿要按下图设置，不懂的看理论吧。此时crake定义好了 5、荷载步按静力学分析，继续默认设置就行，谈后在历史输出步中要编辑

Domain这个要选择之前定义的crake-1下面的围线数我一般用的是8，这个我感觉8左右就行，但是不能就2,3个，也不必要太多（路径无关性）。 6、load 这个我简单加载两端均布拉力，做好加一个约束边界条件，这里我加了一个右边的UZ 7、划分网格，感觉断裂最麻烦的就是划分网格了，划分网格之前必须对实体分割能比较规则的，而且在裂纹尖端需要时放射状，其实尖端是四边形也能算，但是所有的例子都是放射状的。因为划分网格比较麻烦我就补一步步的说了那个之前做的例子来示意一下最好是按照下图进行分割，矩形里面最好再分一个圆这样可以有效保证网格效果比较好。

岩石裂纹扩展过程的动态监测研究

第25卷第3期岩石力学与工程学报V ol.25 No.3 2006年3月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering March，2006 岩石裂纹扩展过程的动态监测研究刘冬梅1，2，蔡美峰1，周玉斌3，陈志勇3 (1. 北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083；2. 浙江理工大学建筑工程学院，浙江杭州 310018； 3. 江西理工大学，江西赣州 341000) 摘要：利用实时全息干涉法、高分辨率数字摄像机与计算机图像处理系统相链接的三位一体化测量系统，连续动态观测了单轴受压砂岩、花岗岩和压剪受荷砂岩试样裂纹扩展与变形破坏过程；基于动态干涉条纹的定量分析，描述了岩石微裂纹孕育起裂、扩展与闭合的动态交替演化过程，计算了岩石裂纹扩展速度与蠕变扩展速率和裂纹面的扩展变形量与蠕变变形量，实现了岩石内部I型、I–II复合型、I–II–III复合型裂纹力学性状动态演变的有效判识。关键词：岩石力学；岩石变形；裂纹扩展；裂纹闭合；动态监测；实时全息条纹图中图分类号：TU 452；TD 313 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2006)03–0467–06 DYNAMIC MONITORING ON DEVELOPING PROCESS OF ROCK CRACKS LIU Dong-mei1，2，CAI Mei-feng1，ZHOU Yu-bin3，CHEN Zhi-yong3 (1.School of Civil and Environment Engineering，University of Science and Technology of Beijing，Beijing100083，China； 2. College of Civil Engineering and Architecture，Zhejiang Sci-Tech University，Hangzhou，Zhejiang310018，China； 3. Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou，Jiangxi341000，China) Abstract：An integrated measuring system of real-time holographic interferometry layout linked charge coupled device(CCD) camera and computer graph process is experimentally used to continuously test and record the dynamic process of cracks growth and closure emerged in the whole stages of rock deformation and fracture on sand and granite specimens under unaxial compression and compressive-shear loading，respectively. The active interference fringe patterns captured from the holograms can reappear the development behaviour of rock cracks. Based on the fringes′ quantitative analysis and its calculation，the initiation and propagation of rock cracks as well as its growth and closure in different loading states are directly shown. And the spreading velocity and reformative quantity of rock cracks resulted from cracks growth or closure are given. In addition，the velocity of cracks creep extension and the quantity of cracks creep deformation are obtained. The movement of active fringes in space and time expounds the distribution of rock deformation field. Consequently，the mechanical types of rock cracks can be distinguished effectively. Mode I crack perhaps keeps unchangeable or progressively transforms into mixed mode I–II or I–II–III crack under the different loading conditions，and crack modes are also varied with the evoluation and interaction of rock cracks，and the local deformation and inhomogeneous distributions of stress field become more intense in turn，which induces cracks growth and closure once again or secondary crack 收稿日期：2004–10–20；修回日期：2005–03–29 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50164004) 作者简介：刘冬梅(1964–)，女，1985年毕业于淮南矿业学院地质工程专业，现任教授、博士研究生,主要从事岩石力学与工程方面的教学与研究工

十大三维动画制作软件

十大三维动画制作软件《侏罗纪公园》、《第五元素》、《泰坦尼克号》《终结者3》这些电影想必大家都看过了吧，我们为这些影片中令人惊叹的特技镜头所打动，当我们看着那些异常逼真的恐龙、巨大无比的泰坦尼克号时，可曾想到是什么创造了这些令人难以置信的视觉效果？其实幕后的英雄是众多的三维动画制作软件和视频特技制作软件。好莱坞的电脑特技艺术家们正是借助这些非凡的软件，把他们的想象发挥到极限，也带给了我们无比震撼和美妙的视觉享受。实际上，实现电脑视觉特技可以说是电脑软件和硬件的一大难题，因为这需要非常强大的软件和能提供高超运算能力的硬件平台。所以这项工作可以说是在高科技电影中花费最大也最费时的一项工作，并且需要大量的专业高级技术人才。要知道《泰坦尼克号》中光是视频特技部分的花费就是2500万美元。在电脑影视特技的领域中，SGI可以说是无人不知，其所生产的SGI超级图形工作站可算是最好的3D与视觉特技的硬件平台，它提供给创作人员异常强大的图形工作能力，具有超级的实时反馈，可以让工作人员以最快的速度进行创作。Softimage XSI、MAY A、Flint 等软件在SGI平台上可以发挥最好的性能。虽然现在PC平台也已入侵视频制作的领域，但是SGI依然是视频领域高端运用的绝对主力选手。光有超强的硬件平台还不够，电影电视中那些逼真的形象还是得靠各种各样的超级3D 图像软件来实现。这些特技软件每年的全世界销售额在20亿美元以上。而且各专业厂商都有自己特定的优势产品和用户群，所以形成了群雄争天下的局面。Softimage、Alias/Wavefront这些家喻户晓的软件更可以说是割据一方，各有特点。然而让人苦恼的是，这些工作站级的软件原来都是只能运行在SGI的超级图形工作站上的，而一台SGI工作站的价格在数万到数十万美元，可以说是巨额投资，这也相对制约了这些软件的普及，使它们成为少量专业人员的工具。这一状况直到软件业的巨人——Microsoft染指3D 动画业才得到了彻底的改变。1994年，Microsoft公司以1.3亿美元的巨资收购了Softimage公司，使其成为Microsoft公司的全资子公司。随后便推出了Softimage 3D for NT版，这也标志着高端图形软件开始进入PC的大家庭，可以说是视频特技软件业的一颗原子弹。这之后各软件厂商也赶紧推出他们自己软件的NT版，因为他们知道PC平台有价格低、发展迅速的优势，必定有大量的用户将转向PC平台，况且如果不紧跟Microsoft的脚步，必将被淘汰。SGI 公司看到这种情形也不示弱，于1995年将Alias研究公司和Wavefront公司收购，顺势推出了最新的3D动画软件——MAY A。现在基本上各种高端图形软件都有了各自的NT版，如Softimage 3D、MAY A、Houdini、Effect等。许多从事图像特技的公司也纷纷开始使用价格低廉的PC平台从事设计工作，只把最复杂的部分放在SGI的工作站上来制作。虽然现在Microsoft公司已将Softimage公司卖出，但是Microsoft公司在这场革命中所扮演的领导者角色却是不容质疑，下面我们就为大家介绍一下现在国外流行的各种3D与视觉特技软件。这些软件都可以运行在PC平台上。一、Avid Softimage XSI －超強3D动画制作工具作为全球最著名的数字媒体开发、生产企业，A VID公司于2001年底在中国市场赢得中央电视台三维动画网络系统重要一标，A VID将帮助中央电视台建成中国第一个大规模的

基于ABAQUS的渐开线齿轮齿根裂纹扩展仿真

基于AＢＡＱUＳ的渐开线齿轮齿根裂纹扩展仿真

————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期: ?

基于ABＡQUＳ的渐开线齿轮齿根裂纹扩展仿真齿轮传动是机械传动中最重要、应用最广泛的一种传动。齿轮传动的主要优点有:传动效率高，工作可靠，寿命长，传动比准确，结构紧凑。齿轮传动的失效一般发生在轮齿上,通常有齿面损伤和齿轮折断两种形式。齿轮折断一般发生在齿根部位,包括疲劳折断和过载折断。为了提高齿轮的可靠性和使用寿命,有必要对齿轮根部的断裂现象进行研究。本文将从断裂力学角度出发,采用有限元的计算方法,研究齿根的断裂。 1 轮齿断裂分析应力强度因子是描述裂纹尖端的一个参数,它与载荷大小以及几何有关,共有３种断裂模型（图１),在任何应力下的裂尖应力场为 ?图1 断裂模型式中:r为距裂尖的距离；θ=arctan(x2/x1);KＩ为Ⅰ型(张开)裂纹应力强度因子；KⅡ为Ⅱ型（张开）应力强度因子。ＫⅢ为Ⅲ型(撕开)应力强度因子。对于二维裂纹,假定KⅡ为0。

裂纹扩展方向根据条件аσθθ/аθ＝0或者γγθ=0，得到为了计算二维情况下的积分，ABAQUＳ定义了围线围绕着裂尖由单元组成的环形域(图２)。图2 裂纹尖端环形域计算J积分时，围线外的节点处值为0，围线内的所有节点(裂纹扩展方向)的值为ｌ,但外层单元的中间点除外,这些节点根据在单元中的位置被置于0和１之间。裂纹扩展角度口可以参考裂纹平面计算，当裂纹扩展方向沿着初始裂纹方向时，θ＝0;当K1>0时,θ<0;当K1<0时,θ>0。裂纹扩展角度从q到n(图3)。

爆炸的动静作用破岩与动态裂纹扩展机理研究

爆炸的动静作用破岩与动态裂纹扩展机理研究岩石的爆破理论包括两部分:一是爆炸应力波的动态作用,二是爆生气体的准静态作用。目前我们认为岩石的爆炸破岩是两者共同作用的结果,只是在不同的爆破参数和装药条件下两者各自的作用程度不同而已。因此,在研究岩石爆破破岩机理时必须同时考虑到两者对岩石破碎的不同贡献,提高精细化控制爆破效果,深化爆破理论。基于上述考虑,本文单独分别对爆炸应力波的动作用和爆生气体的准静态作用进行试验研究,同时结合DLSM数值模拟,对动态裂纹的扩展过程进行分析。课题的研究成果将为定向断裂控制爆破提供理论基础。本文的研究内容主要包括以下几个方面:1.基于NSCB测试方法,利用霍普金森杆试验系统,同时结合高速摄影、DLSM数值分析、SEM电镜扫描、P波波速测量等技术手段,研究了砂岩等几种典型岩石类材料的在常规及特殊状态下的动态断裂韧度,发现:岩石类材料的动态断裂韧度表现出明显的加载率依赖性,随着加载率的增大,岩石的动态断裂韧度呈逐渐增大的趋势。试验中发现,相同加载率的条件下,花岗岩的断裂韧度最高,煤的断裂韧度最低,砂岩和泥岩较为接近,有机玻璃的断裂韧度低于3种岩石但高于煤。DLSM数值分析也得到与试验类似的结果,但加载面对测试结果有着重要的影响,理想的线性加载并不适用于岩石类材料动态断裂韧度测试研究,自由面加载和5mm面加载时的数值计算结果能够与试验较好的吻合。同时,底端支座的约束条件也会对测试产生影响。高温处理后砂岩的断裂韧度测试中发现,在同一个热处理温度时,断裂韧度随加载率的变化成线性增加的趋势。

特别的,加载率较低时,各个热处理温度时的断裂韧度值较为接近,但加载率较高时,断裂韧度值则有较大差别,断裂韧度-加载率曲线的斜率随热处理温度的升高而减小。含层理煤的动态断裂韧度测试发现,随着节理倾角的增大,“动态断裂韧度”有减小的趋势,但并不是呈线性递减的关系。天然的层理结构分布并不均匀,其赋存状态及其矿物构成不一,这些都会对测试结果带来影响。2.利用数字激光动态焦散线试验方法(DLDC),进行了不同装药结构切缝药包爆破试验,揭示切缝药包不耦合装药爆破爆生气体准静态作用机理,同时利用显式动力分析程序LS-DYNA模拟切缝药包爆炸以及初始裂纹形成的早期过程,并对不耦合系数与爆破损伤之间的关系进行了探讨。不耦合系数对爆生裂纹扩展有显著的影响。不耦合系数α1为1.67时,主裂纹扩展长度和裂纹数目最佳。爆炸应力波与爆生气体对裂纹的扩展产生了影响。不耦合装药使得应力波的幅值降低,爆生气体的准静态作用加强。在以橡皮泥为介质的试验中,应力强度因子和速度的变化幅度较小。橡皮泥介质作为炸药爆炸产物与炮孔壁间的缓冲层,使得能量传递增加,应力波的作用时间延长,爆炸的作用范围加大。次裂纹尖端的动态能量释放率数值整体上小于两条主裂纹。能量沿切缝药包壁的切缝方向优先释放,促使炮孔切缝方向的径向裂纹受到强烈的拉应力而快速扩展,从而抑制非切缝方向裂纹的扩展。数值模拟的结果表明,空气不耦合装药时,在固体介质中产生的高强压应力超过其抗压强度时,就会在炮孔壁上形成粉碎区,其面积虽小,但耗能很大。为了避免粉碎区的形成,使爆炸产生的能量更多的用于切缝方向裂纹的扩展,从改善

三维动画以及三维动画实用软件的介绍

三维动画以及三维动画实用软件的介绍三维动画的定义三维动画是近年来随着计算机软硬件技术的发展而产生的一新兴技术。三维动画软件在计算机中首先建立一个虚拟的世界，设计师在这个虚拟的三维世界中按照要表现的对象的形状尺寸建立模型以及场景，再根据要求设定模型的运动轨迹、虚拟摄影机的运动和其它动画参数，最后按要求为模型赋上特定的材质，并打上灯光。当这一切完成后就可以让计算机自动运算，生成最后的画面。三维动画技术模拟真实物体的方式使其成为一个有用的工具。由于其精确性、真实性和无限的可操作性，目前被广泛应用于医学、教育、军事、娱乐等诸多领域。在影视广告制作方面，这项新技术能够给人耳目一新的感觉，因此受到了众多客户的欢迎。三维动画可以用于广告和电影电视剧的特效制作（如爆炸、烟雾、下雨、光效等）、特技（撞车、变形、虚幻场景或角色等）、广告产品展示、片头飞字等等。三维动画的特点能够完成实拍不能完成的镜头制作不受天气季节等因素影响对制作人员的技术要求较高

可修改性较强，质量要求更易受到控制实拍成本过高的镜头可通过三维动画实现以降低成本实拍有危险性的镜头可通过三维动画完成无法重现的镜头可通过三维动画来模拟完成能够对所表现的产品起到美化作用画面表现力没有摄影设备的物理限制，可以将三维动画虚拟世界中的摄影机看作是理想的电影摄影机，而制作人员相当于导演、摄影师、灯光师、美工、布景，其最终画面效果的好坏与否仅取决于制作人员的水平、经验和艺术修养，以及三维动画软件及硬件的技术局限。制作周期相对较长三维动画广告的制作成本，与制作的复杂程度和所要求的真实程度成正比，并呈指数增长。三维动画技术虽然入门门槛较低，但要精通并熟练运用却需多年不懈的努力，同时还要随着软件的发展不断学习新的技术。它在所有影视广告制作形式中技术含量是最高的。由于三维动画技术技术的复杂性，最优秀的3D设计师也不大可能精通三维动画的所有方面。三维动画制作是一件艺术和技术紧密结合的工作。在制作过程中，一方面要在技术上充分实现广告创意的要求，另一方面，还要在画面色调、构图、明暗、镜头设计组接、节奏把握等方面进行艺术的再创造。与平面设计相比，三维动画多了时间和空间的概念，它需要借鉴平面设计的一些法则，但更多是要按影视艺术的规律来进行创作。

ANSYS LS-DYNA中裂纹模拟的几种办法

Ls-dyna中裂纹模拟的几种办法 1、*CONSTRAINED_TIED_NODES_FAILURE 首先必须把单元间共节点的节点离散，可以采用ls-prepost或femp实现。然后在通过matlab 或者其他语言编写小程序，对位于同一个位置的节点建立节点集，添加*CONSTRAINED_TIED_NODES_FAILURE关键字。采用此方法来实现裂纹模拟的缺点是前处理太麻烦。应用实例可参考白金泽《lsdyna3d基础理论与实例分析》。 2、mat_add_eroson 关于这个关键字本版内有很多讨论，可以搜索一下。需要注意的是，在lsdyna 971R4之前的版本中，这个材料模型所带的失效模式均只适用于单点积分的二维和三维实体单元。但是在R4之后的版本中，这个关键字有了很大的改进： 1、去除了单点积分的限制，同时还支持3维壳单元和厚壳单元中的type1和type2。 2、可以定义初始损伤值，增加了几种损伤模型，具体可以参考lsdyna 971R5版的关键字。 3、带有失效的材料模型有些材料模型本身就带有失效的，可以定义单元的失效来模拟裂纹的拓展。如*MAT_PLASTIC_KINEMA TIC等。如果某些材料模型不带失效模式，可以采用方法2，或者通过自定义材料本构来实现裂纹的模拟。 4、带有失效模型的接触或者用弹簧单元来模拟裂纹这个方法个人觉得有些牵强，但是在有些文献中也见过。在定义裂纹前必须已知可能出现裂纹的区域，通过带有失效模式的面对面的绑定接触CONTACT_TIED_SURFACE_TO_SURFACE_FAILURE或者用弹簧单元来模拟裂纹面。" j. y: ~6 S3 S5 z$ E3 U! ] 5、采用特殊的材料模型某些材料模型如*MAT_120（*MAT_GURSON），*MAT_120_JC（*MAT_GURSON_JC），*MAT_120_RCDC（*MAT_GURSON_RCDC），还有一些damage模型，如*MAT_96（*MAT_BRITTLE_DAMAGE）等，用损伤值来代替裂纹，通过观察损伤云图来判断裂纹的扩展。 6、EFG 和XFEM Cohesive 这两种方法是目前lsdyna重点发展的用来模拟裂纹扩展的方法。其中EFG方法适用于4节点积分的实体单元，XFEM只适用于2维平面应变单元和壳单元。这两种方法具体使用参考LS 971 R4 EFG User’sManual和XFEM User’s Manual。

采用ANSYS仿真模拟软件建立三维混凝土试件实体裂纹扩展的模拟

采用ANSYS仿真模拟软件建立三维混凝土试件实体裂纹扩展的模拟1.进入ANSYS软件，输入命令流 finish /clear,start !(1)工作环境设置 /FILENAME,COLUMN !工作名称 /TITLE,FRACTURE OF COLUMN !图形显示标题 !(2)进入前处理器 /PREP7 !进入前处理器 !(3)定义单元类型 ET,1,SOLID45 !定义三维单元 !(4)定义材料参数 MP,EX,1,1.668E10 !弹性模量 MP,PRXY,1,0.3 !泊松比 !(5)建立剖面几何模型 BLOCK,-0.015,0.015,-0.025,0.025,-0.0005,0.0005, !建立一个长方体WPSTYLE,,,,,,,,1 wpro,,90.000000, !旋转工作平面 CSWPLA,100,1,1,1, !在工作平面位置建立局部坐标100，类型为柱坐标 FLST,3,1,6,ORDE,1 FITEM,3,1 VGEN, ,P51X, , , ,45, , , ,1 !旋转长方体 wpro,,-90.000000, !旋转回原工作平面 CYLIND,0.0015,0,-0.05,0.01,0,360 !建立小圆柱体 VSBA,2,1 VDELE,4,,,1 FLST,2,2,6,ORDE,2 FITEM,2,1 FITEM,2,3 VADD,P51X CYLIND,0.025,0,-0.05,0.05,0,360 !建立大圆柱体 VSBV,1,2 MSHAPE,1,3D MSHKEY,0 !* CM,_Y,VOLU VSEL, , , , 3 CM,_Y1,VOLU CHKMSH,'VOLU' CMSEL,S,_Y !* VMESH,_Y1

安世亚太ANSYS三维表面裂纹形状变化规律研究

1 引言目前，关于疲劳寿命的估算方法基本上是两种，即基于试验的S-N曲线法和基于疲劳裂纹扩展的断裂力学方法。多数国家采用S-N曲线法，但挪威船级社等已把断裂力学方法和 S-N曲线法都列入规范作为疲劳寿命估算的分析方法。S-N曲线法具有广泛的可用性，而断裂力学方法是一个更合适的方法。因为断裂力学方法可以比较真实地模拟构件表面裂纹从萌生至扩展失效的全过程，而且所需的投资远比基于大量模型试验的S-N曲线法少，因此，它已逐渐成为各国疲劳断裂研究的主要发展方向。为了进一步探明三维表面裂纹在疲劳载荷下的扩展规律，本文对于含半椭圆三维表面裂纹在等幅拉伸载荷作用下的扩展，特别是疲劳裂纹扩展过程中其形状的变化规律进行探讨，与理论公式进行对比分析，获得了一种推导疲劳裂纹扩展过程中裂纹形状的有效方法。 2 三维表面裂纹扩展的理论推导为了计算出裂纹扩展过程中半椭圆形裂纹的深度和表面半长度之比的变化规律，如图1所示对裂纹深处A和表面处C分别应用Paris裂纹增长公式，得到： (2.1) (2.2) 式中：分别为裂纹表面C和深处A的应力强度因子幅值。由式(2.1)，(2.2)可以得到： (2.3) 通过对式(2.3)的积分就可以得到半椭圆形裂纹的深度和表面半长度之比的变化规律。三维表面裂纹的应力强度因子K虽有几个可行的表达式，但目前被广泛应用的是 Newman-Raju公式： (2.4) 式中，分别为拉伸、弯曲正应力，H、F是以裂纹相对深度a/t、裂纹形状比a/c 、离心角等为参数的修正系数，为第二类椭圆积分。 Newman和Raju在实验的基础上引入了和之间的关系： (2.5) 再将A、C点的应力强度因子代入式(2.3)中去得到[1]： (2.6.1)

三维动画学习心得

《三维动画制作>>学习心的通过一学期的学习，我对三维动画制作这门课程有了深刻的了解。我也基本掌握了它的基本操作方法。通过学习知道三维动画是指通过使用电脑软件制作出的立体虚拟影像，又称之为3D动画，是近年来随着计算机软硬件技术的发展而产生的一项新技术。它是摄影艺术、布景设计，及舞台灯光的合理布置等等的各种艺术与技术的集合体。与此同时三维动画的设计制作需要更多的艺术功底和创造力。一个好的三维动画，它除了要求制作者要有较好的空间感与艺术感外，还有就是必须能够很好的运用各种三维动画的制作软件。因此三维动画的设计与制作是一个涉及范围很广的技术，也可以说它就是一件艺术和技术紧密相结合的工作。所以在以前就只有专业的三维动画制作者才能够制作的出来。在制作三维动画之前我们要先明确动画故事的主旨，这是非常重要的。一部优秀的动画不管它是2D动画还是3D动画，剧情都是它们的重要方面，可以说拥有了一个好的剧情就等于成功了一半。所以对于任何一个优秀的三维动画作品来说突出、鲜明的主题，就是吸引人的地方，其次就是人物与场景的精美程度了。因此我们在制作三维动画前要先详细地构思好动画的剧情、符合故事情节的人物造型与能够体现出人物特征的生动动作。再来就是绘制分镜头草图了，绘制草图就是将构思进一步视觉化的重要一步。这体现了制作者的创作设想和艺术风格，分镜头草图是由图画加文字组成的，其表达的内容包括镜头的类别和运动、人物与场景的构图和光影、运动方式和时间、音乐与音效等。其中每个图画都代表着一个镜头，使用文字来说明镜头的长度、人物台词及动作等内容。在人物设计初期，需要在纸上画出人物的大概形态，包括人物或动物的外型与动作设计、器物造型等设计，造型设计的要求比较严格，包括标准造型、转面图、结构图、比例图、道具服装分解图等，通过角色的典型动作设计(如几幅带有情绪的角色动作体现角色的性格和典型动作)，并且附以文字说明来实现。超越建筑多媒体提倡造型可适当夸张、要突出角色特征，运动合乎规律。若在制作的过程中无法想象出人物在运动过程中的状态时也需要进行纸上创作，然后再进行绘制。

任意三维裂纹扩展分析-0319

任意三维疲劳裂纹扩展分析 1.前言在工程实际中，真实的结构总是存在众多缺陷或裂纹，对于一个含裂纹或缺陷的构件，多在其服役荷载远低于容许强度的情况下就发生了破坏。实际工程结构在经受长时间多因素综合作用下，产生变形、裂纹等缺陷，从而导致整个结构的失效。结构的失效主要由疲劳引起，其最终失效形式即为断裂，有大约80%以上的工程结构的断裂与疲劳有关，由疲劳引起的巨大经济损失及灾难性的后果不胜枚举。我们通常不能仅仅因为某个构件出现了裂纹就简单的认为该构件不安全或不可靠，尤其是对于大型设备的重要构件，因为这将使企业耗费高昂的成本。对于出现的裂纹，以往多采用以下几种处理办法：一是对出现裂纹的构件进行更换，这对于含裂纹但仍能工作的构件是一个巨大的浪费。二是强行停止使用进行维修，这样会带来巨大的经济损失；三是冒险继续使用，但这样会带来巨大风险，甚至会造成人员伤亡。所以，人们更想知道，出现的裂纹是否会在既定载荷（包括疲劳载荷在内的任意载荷）下扩展成不安全或失效的临界尺寸，因此，出现了疲劳裂纹扩展分析。疲劳裂纹扩展分析是采用断裂力学的理论和方法对含裂纹等缺陷构件的失效过程进行分析，以评估产品的安全性和可靠性，可以进行损伤容限评估和剩余寿命预测等，已经在化工机械、飞行器、核工业等各个工程领域得到了广泛应用，并得到了世界各国政府及学术机构的重视。 2.疲劳裂纹扩展分析软件在工程实践中，疲劳裂纹扩展分析已成为评估产品性能、改良产品设计和提高服役寿命的一个重要工具。目前，疲劳裂纹扩展分析主要有解析法和数值法这样两种方法，下面分别介绍这两种方法。 1）解析法解析法主要依据相应的规范和经验公式，将复杂的三维问题简化为二维问题，并对复杂的裂纹形状和荷载状态进行简化，然后用经验的方法对裂纹安全性进行评估。但对于大量结构复杂的工程实际问题却无能为力，况且其简化后的分析准确度及是否真实逼近服役情况也值得探讨。目前，工程上有几款基于解析法而开发的裂纹扩展分析软件，它们主要应用于航空标准结构的裂纹扩展分析，包括DARWIN、NASGRO、AFGROW等。这些软件内嵌了航空结构多种形式的标准裂纹库，通过修改相应的模型尺寸、边界条件、载荷、裂纹位置和尺寸等参数即可根据内含的公式或内插表快速得出断裂力学结果，用来计算或查找标准航空结构中给定裂纹尺寸、载荷和形状的应力强度因子，仅能计算裂纹库里已有的裂纹模型的应力强度因子，并且适用于相对简单的几何和载荷，往往忽略真实的条件，如温度、非平面裂纹、复杂形状的裂纹、几何形状复杂的部件、部件之间的接触、残余应力和局部应力集中等。如要获得较为准确的结果，需要利用实验数据或其它方法对计算结果进行修正，但修正系数的取值往往很难确定，要靠经验来判断，并不具备求解复杂结构中三维裂纹扩展的能力。 2）数值法近年来，随着有限元软件的发展，基于数值法的裂纹扩展分析软件已成功应用于解决工

动态扩展裂纹的若干反平面问题的研究

第26卷第1期2005年3月力学季刊CHINESE QUART E RLY OF MECHANIC S Vol.26No .1 March 2005 动态扩展裂纹的若干反平面问题的研究王刚1 ,吕念春2 ,唐立强1 ,程云虹 3 (1.哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨150001;2.哈尔滨工程大学建筑工程学院,哈尔滨150001; 3.东北大学土木工程系,沈阳110006)摘要:采用复变函数论,对反平面条件下的动态裂纹扩展问题进行研究。通过自相似函数的方法可以获得解析解的一般表达式。应用该法可以很容易地将所讨论的问题转化为Riemann )Hilbert 问题,并可以相当简单地得到问题的闭合解。文中分别对裂纹面受均布载荷、坐标原点受集中增加载荷、坐标原点受瞬时冲击载荷以及裂纹面受运动集中载荷Px/t 作用下的动态裂纹扩展问题进行求解,得到了裂纹扩展位移、裂纹尖端的应力和动态应力强度因子的解析解。应用该解并通过叠加原理,就可以求得任意复杂问题的解。收稿日期:2004-05-09 关键词:复变函数;反平面;裂纹扩展;解析解中图分类号:O346.1 文献标识码:A 文章编号:0254-0053(2005)01-121-7 Studies on Some An t-i Plane Problems of a Dynamic Propagation Crack WANG Gan g 1 ,L B Nian-chun 2 ,TANG Li-qian g 1 ,CHENG Yu n-hong 3 (1.Shipping Project Institute.Harbin Engineering University,Harbin 150001,China;2.School of Ship ping Engineering,Har bin Engineering University,Harbin 150001,China;3.Dep artment of Civil E ngineering,Northeastern University,Shenyang 110006,China) Abstract:By the application of complex functions theory,the dynamic crack propagation problems under the condition of ant-i plane were investigated.The general representations of analytical solutions were ob -tained by the methods of selfsimilar functions.The problems can be easily transformed into Riemann -Hi-l bert problems and their closed solutions were attained rather simple by this method.The dynamic crack propagation problems for the cracked surfaces subjected to uniform loads,an increasing load concentrated at the origin of the coordinates,an instantaneous impulse load at the origin of the coordinates and the ed -ges of the crack subjected to a moving concentrated load were solved respectively,and the analytical solu -tions on the displacements of crack propagation,stresses of the crack tip and dynamic stress intensity fac -tors could be obtained.Utilizing those solutions and superposition theorem,the solutions of arbitrarily complex problems can be found. Key words:complex functions;ant-i plane;crack propagation;analytical solutions 由复合材料组成的各类结构极易出现微观裂纹,裂纹逐渐扩展并导致结构失稳,丧失结构的承载能力,因此研究裂纹扩展问题具有重要意义。对这类静力问题已有许多人进行了研究,但这一类动力学问题,由于数学上的困难,人们研究的还远远不够深入 [1-3] ,因此有必要对反平面的断裂动力学问题进行了深入研究,利用复变函数论的方法给出解的一般表示。应用该法可以很容易地将所论问题转化为Riemann -Hilbert 问题,而后一问题容易用通常的Muskhelishvili [4-5] 方法求解。