基于ANSYS有限元软件裂纹扩展模拟
潜艇锥柱典型节点表面裂纹扩展数值模拟
潜艇锥柱典型节点表面裂纹扩展数值模拟张可成;罗广恩;李良碧【摘要】Cone-cylinder parts is the hot spots of fatigue damage of submarine. In this paper, typical joints at the cone-cylinder parts of submarine are chosen as the research object. Basing on the theory of fracture mechanics, the typical welding joints of cone-cylinder hull structure is studied by ansys software developed in APDL language. The propagation process of the surface crack under alternating loads are simulated. Comparing with the experimental results, the result shows that this method can simulate the fatigue expansion of the surface crack excellently.%锥柱结合处是潜艇结构疲劳破坏的热点区域.本文以潜艇锥柱结合壳结构典型节点为研究对象,以断裂力学为理论基础,使用APDL语言对ANSYS软件进行2次开发,分析潜艇耐压壳结构典型节点表面裂纹在交变载荷作用下的扩展过程,并与试验结果进行对比,结果表明本方法可较好地模拟表面裂纹的疲劳扩展.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2012(034)003【总页数】6页(P9-13,44)【关键词】潜艇;裂纹扩展;应力强度因子;表面裂纹【作者】张可成;罗广恩;李良碧【作者单位】江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003;江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003;中国船舶科学研究中心,江苏无锡214082;江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003;江苏现代造船技术有限公司,江苏镇江212003【正文语种】中文【中图分类】U661.43锥柱结合壳是潜艇耐压结构广泛采用的结构形式，由于其形状有突变，在静水压力下容易产生大的局部应力，随着潜艇的上浮和下潜，将会发生疲劳破坏，因此锥柱结合处是潜艇疲劳的热点区域［1］。
《2024年重型卡车紧急制动制动鼓有限元分析及裂纹扩展模拟》范文
《重型卡车紧急制动制动鼓有限元分析及裂纹扩展模拟》篇一一、引言随着现代物流业和交通运输业的快速发展，重型卡车作为主要的运输工具之一，其安全性能尤为重要。
紧急制动系统是重型卡车安全保障的关键部分，而制动鼓作为该系统的主要构件，其性能的优劣直接关系到车辆的安全性。
因此，对重型卡车紧急制动制动鼓的力学性能及裂纹扩展进行研究具有重要的工程实际意义。
本文采用有限元分析方法，对重型卡车紧急制动时的制动鼓进行应力分析，并模拟裂纹的扩展过程，以期为制动鼓的设计与优化提供理论依据。
二、有限元模型建立1. 模型简化与假设为便于计算和分析，需要对实际制动鼓进行一定的简化。
假设制动鼓为均质材料，忽略其内部结构细节，并假定材料属性在各方向上均匀一致。
2. 材料属性定义采用有限元分析软件，定义制动鼓的材料属性，包括弹性模量、泊松比、屈服强度等。
同时，考虑材料在紧急制动过程中的非线性行为。
3. 网格划分对制动鼓进行网格划分，确保在关键区域如应力集中处有足够的网格密度，以捕捉到更精细的应力分布。
三、紧急制动过程模拟1. 加载条件设定根据实际工况，设定紧急制动的加载条件，包括制动力矩、车轮转速等。
同时考虑制动过程中可能出现的热效应对材料性能的影响。
2. 应力分析通过有限元分析软件进行计算，得到制动鼓在紧急制动过程中的应力分布情况。
分析最大应力出现的位置，以及应力随时间的变化情况。
四、裂纹扩展模拟1. 裂纹初始化在有限元模型中预设裂纹，根据实际损伤情况设定裂纹的初始尺寸和位置。
2. 裂纹扩展准则采用合适的裂纹扩展准则，如能量释放率准则或应力强度因子准则，来描述裂纹的扩展行为。
3. 裂纹扩展模拟在有限元模型中逐步推进裂纹的扩展过程，观察裂纹的扩展路径、扩展速度以及扩展过程中应力的变化情况。
五、结果与讨论1. 应力分析结果通过有限元分析得到制动鼓的应力分布云图，分析最大应力出现的位置及原因。
讨论应急制动过程中可能出现的应力集中现象。
2. 裂纹扩展模拟结果模拟得到的裂纹扩展路径与实际损伤情况相比较，验证模拟的准确性。
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。
《2024年基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件及应用》范文
《基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件及应用》篇一一、引言随着科学技术的发展，裂纹扩展成为了工程材料研究中的一项重要问题。
对裂纹扩展的研究对于确保工程结构的安全性、稳定性和可靠性具有重要意义。
近年来，随着计算机技术的飞速发展，基于有限元方法的仿真软件在裂纹扩展研究领域得到了广泛应用。
其中，ABAQUS作为一款功能强大的有限元分析软件，在裂纹扩展仿真方面具有广泛的应用。
本文将介绍基于ABAQUS 的裂纹扩展仿真软件及其应用。
二、ABAQUS裂纹扩展仿真软件概述ABAQUS是一款功能强大的有限元分析软件，广泛应用于工程材料、机械制造、土木工程等领域。
其裂纹扩展仿真模块，可以模拟材料在受到外力作用下的裂纹扩展过程，为研究裂纹的扩展规律、破坏模式以及强度性能提供有效的工具。
ABAQUS裂纹扩展仿真软件的主要特点包括：1. 高精度：采用先进的有限元算法，可以准确模拟裂纹的扩展过程。
2. 高效率：软件采用并行计算技术，大大提高了计算效率。
3. 适用性广：可以模拟各种材料、各种形状的裂纹扩展过程。
4. 操作简便：软件界面友好，操作简便，用户可以快速上手。
三、ABAQUS裂纹扩展仿真软件的应用ABAQUS裂纹扩展仿真软件在工程领域具有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 材料性能研究：通过模拟材料在受到外力作用下的裂纹扩展过程，可以研究材料的强度性能、破坏模式等，为材料的设计和优化提供依据。
2. 结构安全评估：对于已经建成的工程结构，可以通过ABAQUS裂纹扩展仿真软件对其结构安全性进行评估，及时发现潜在的裂纹扩展风险。
3. 疲劳寿命预测：通过模拟材料在循环载荷作用下的裂纹扩展过程，可以预测材料的疲劳寿命，为机械设备的维护和更新提供依据。
4. 地震工程：在地震工程中，ABAQUS裂纹扩展仿真软件可以用于模拟地震作用下建筑结构的裂纹扩展过程，为抗震设计和抗震加固提供依据。
四、实例分析以某桥梁工程为例，采用ABAQUS裂纹扩展仿真软件对桥梁结构进行裂纹扩展仿真分析。
《2024年基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件及应用》范文
《基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件及应用》篇一一、引言随着现代工程领域对材料性能要求的不断提高，裂纹扩展仿真技术成为了研究材料力学行为的重要手段。
ABAQUS是一款功能强大的工程仿真软件，其基于有限元方法，广泛应用于各种复杂的工程问题。
本文将详细介绍基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件及其应用，分析其原理、特点及在实际工程中的应用效果。
二、ABAQUS裂纹扩展仿真软件原理ABAQUS裂纹扩展仿真软件基于有限元方法，通过构建材料的几何模型、设置材料属性、加载边界条件等步骤，实现对裂纹扩展过程的仿真。
软件采用先进的断裂力学理论，可以模拟裂纹的萌生、扩展、合并等过程，为研究材料的力学行为提供有力支持。
三、ABAQUS裂纹扩展仿真软件特点1. 高度灵活性：ABAQUS裂纹扩展仿真软件具有高度的灵活性，可以模拟各种复杂的裂纹扩展过程。
2. 准确性高：软件采用先进的断裂力学理论，能够准确模拟裂纹的萌生、扩展和合并等过程。
3. 易于操作：软件界面友好，操作简便，用户可以轻松构建几何模型、设置材料属性及加载边界条件。
4. 广泛适用性：ABAQUS裂纹扩展仿真软件可应用于各种工程领域，如航空航天、汽车制造、建筑等。
四、ABAQUS裂纹扩展仿真软件应用1. 材料研发：通过模拟裂纹扩展过程，可以帮助研究人员了解材料的力学性能，为材料研发提供有力支持。
2. 产品设计：在产品设计阶段，通过仿真分析可以预测产品在使用过程中可能出现的裂纹扩展问题，从而优化设计，提高产品的可靠性。
3. 结构安全评估：ABAQUS裂纹扩展仿真软件可用于对结构进行安全评估，预测结构在使用过程中可能出现的裂纹扩展问题，为结构的安全使用提供保障。
4. 实际工程应用：ABAQUS裂纹扩展仿真软件已广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域。
例如，在航空航天领域，通过仿真分析可以预测飞机、火箭等结构在极端环境下的裂纹扩展情况，确保其安全性能；在汽车制造领域，通过仿真分析可以优化汽车零部件的设计，提高其耐用性和安全性。
基于XFEM的膜盘联轴器裂纹扩展模拟
基于XFEM的膜盘联轴器裂纹扩展模拟引言膜盘联轴器是一种常见的传动装置，用于连接两个轴并传递扭矩。
由于受到工作环境的复杂性和工作参数的不确定性，联轴器在使用过程中可能会出现裂纹扩展的情况，严重影响其工作性能和安全性。
研究膜盘联轴器的裂纹扩展行为对于提高其使用寿命和可靠性具有重要意义。
本文将基于XFEM（扩展有限元方法）对膜盘联轴器的裂纹扩展行为进行模拟分析，探讨其裂纹扩展机理和影响因素，为设计和改进膜盘联轴器提供理论基础和参考依据。
1. 膜盘联轴器的结构和工作原理膜盘联轴器是由两个平行的轴、套柱、弹性膜盘、密封环、螺栓等组成的机械传动装置，广泛应用于工程机械、船舶、风力发电等领域。
其工作原理是通过弹性薄膜盘在两轴之间传递扭矩，使两轴实现相对转动，从而实现机械传动功能。
2. XFEM方法简介XFEM是一种用于处理裂纹和裂纹扩展问题的数值方法，相比传统的有限元方法，XFEM 可以更加准确地描述裂纹尖端的应力和位移场。
它通过引入裂纹增强函数和不连续性域的概念，实现裂纹的自适应建模和精确计算。
3. 膜盘联轴器裂纹扩展模拟① 模型建立：利用CAD软件建立膜盘联轴器的三维实体模型，并将其转换为有限元分析模型。
在模型中人为引入裂纹，确定裂纹的初始位置和方向。
② 材料参数：选取与实际膜盘联轴器相似的弹性材料参数，并确定裂纹的材料特性，包括裂纹扩展速率、裂纹尖端的应力强度因子等。
③ 裂纹扩展模拟：利用XFEM方法进行裂纹扩展的数值模拟，根据裂纹尖端附近的应力场和材料特性，计算裂纹的扩展路径和扩展速率。
④ 结果分析：分析裂纹扩展过程中的应力状态、位移场和裂纹尖端的变化规律，探讨裂纹扩展的机理和影响因素。
4. 结果与讨论通过膜盘联轴器的裂纹扩展模拟，可以得到裂纹扩展的路径、速率和受力状态等数据，从而分析裂纹扩展的机理和规律。
裂纹扩展路径：根据模拟结果可以得到裂纹扩展的路径和形态，研究裂纹扩展与联轴器结构的关系，探讨载荷大小和方向对裂纹扩展的影响。
基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件及应用
基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件及应用摘要：裂纹扩展仿真软件是材料力学领域中重要的工具之一。
本文介绍了一种基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件的开发和应用。
该软件结合ABAQUS的强大有限元分析功能和裂纹扩展理论，能够模拟裂纹在不同材料中的扩展过程，并可以用于评估裂纹扩展的速率、路径和影响因素等。
通过实例分析，展示了该软件在材料工程中的应用价值。
关键词：ABAQUS；裂纹扩展；仿真软件；应用1. 引言裂纹扩展是一种材料破坏的典型形式，对材料的强度、可靠性以及使用寿命有重要影响。
因此，对裂纹扩展的研究具有重要意义。
传统的实验方法虽然可以获得一些关于裂纹扩展的数据，但是实验周期长、成本高，不能满足大规模数据收集和分析的需求。
裂纹扩展仿真软件的开发就能够解决这一问题。
2. 基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件开发ABAQUS是一款功能强大的有限元分析软件，可以模拟材料的力学行为。
基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件利用ABAQUS的有限元方法，采用计算机辅助设计和数值计算方法，结合裂纹扩展理论，实现了裂纹扩展过程的模拟。
软件开发的核心是建立裂纹扩展模型。
首先，根据实际应用需求和研究目的，选取合适的材料模型，提取材料力学性质的参数。
然后，根据裂纹扩展行为的实际情况，选择适当的裂纹模型，并设计计算网格。
考虑到裂纹扩展过程中应力场的复杂性，需通过迭代计算得到裂纹尖端处的应力强度因子。
最后，计算得到裂纹扩展速率，并更新裂纹形貌。
3. 基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件应用基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件在材料工程领域中有着广泛的应用。
以下是一些典型的应用场景：3.1 裂纹扩展速率评估该软件可以模拟不同材料中的裂纹扩展过程，并可以根据计算结果评估裂纹扩展的速率。
通过对不同材料的裂纹扩展机制和速率的仿真，可以为材料的设计和改良提供参考。
3.2 裂纹扩展路径分析裂纹扩展仿真软件还能够模拟裂纹在材料中的传播路径。
对于复杂结构和材料，通过仿真软件可以预测裂纹传播的路径，并为结构强度和寿命分析提供依据。
《2024年基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件及应用》范文
《基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件及应用》篇一一、引言随着现代工程领域对材料性能要求的不断提高，裂纹扩展仿真技术成为了研究材料力学行为的重要手段。
ABAQUS是一款功能强大的工程仿真软件，广泛应用于各种复杂问题的模拟，包括裂纹扩展等。
本文旨在介绍基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件的开发背景、技术原理、软件特点及具体应用。
二、软件背景及技术原理1. 软件背景ABAQUS作为一款高级的有限元分析软件，拥有丰富的材料模型和广泛的工程应用。
基于其强大的计算能力和灵活的建模工具，裂纹扩展仿真软件得以开发，用于模拟和分析材料在受到外力作用时裂纹的扩展过程。
2. 技术原理该软件主要基于有限元法和断裂力学理论进行裂纹扩展仿真。
首先，通过建立三维有限元模型，将材料划分为多个小单元。
然后，根据断裂力学理论，设定材料的本构关系和断裂参数。
在外力作用下，软件根据材料特性和断裂参数模拟裂纹的萌生、扩展及止裂过程。
三、软件特点1. 丰富的材料模型：ABAQUS提供了丰富的材料模型，可满足不同材料的仿真需求。
2. 强大的计算能力：软件具备高效的计算能力，可快速完成裂纹扩展的仿真分析。
3. 灵活的建模工具：用户可根据实际需求灵活建立有限元模型，包括复杂的三维模型。
4. 准确的模拟结果：基于断裂力学理论，软件可准确模拟裂纹的萌生、扩展及止裂过程。
5. 友好的用户界面：软件具备友好的用户界面，方便用户进行操作和结果查看。
四、应用领域基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件广泛应用于以下领域：1. 航空航天：用于模拟飞机、火箭等航空航天器部件的裂纹扩展过程，为结构设计提供依据。
2. 汽车制造：用于分析汽车零部件的裂纹扩展行为，提高产品的安全性能。
3. 土木工程：用于模拟建筑结构、桥梁等工程结构的裂纹扩展过程，评估结构的耐久性和安全性。
4. 材料科学：用于研究不同材料的裂纹扩展特性，为新材料的设计和开发提供支持。
五、具体应用案例以某航空发动机部件为例，该部件在长期使用过程中可能出现裂纹扩展现象，严重影响发动机的性能和安全。
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万方数据
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。
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（收稿日期：２００５一０７—２８） 万方数据
基于ANSYS有限元软件裂纹扩展模拟
作者：刘莎， 张芳
作者单位：刘莎(武汉铁路局武昌东站技术科)， 张芳(十堰东风商用车研发中心)
刊名：
化工装备技术
英文刊名：CHEMICAL EQUIPMENT TECHNOLOGY
年，卷(期)：2005,27(1)
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