ANSYS LS-DYNA中裂纹模拟的几种办法
ansys断裂仿真流程
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定义材料属性，包括弹性模量、屈服强度、断裂韧性等。
基于ANSYS有限元软件裂纹扩展模拟
基于ANS Y S有限元软件裂纹扩展模拟刘 莎3 张 芳(武汉铁路局武昌东站技术科)(十堰东风商用车研发中心) 摘 要 从能量释放率准则出发,用AN SYS软件作为平台,进行二次开发来模拟二维复合加载下裂纹的扩展。
裂纹扩展路径的模拟是模拟裂纹扩展中的难点。
重点描述了模拟裂纹扩展路径。
关键词 裂纹 能量释放率 裂纹扩展 Paris公式0 前言 裂纹扩展有限元模拟研究涉及三个问题:理论基础、扩展控制参量及模拟方法。
理论基础直接影响有限元方程构成和具体实施的难易程度,应用全量理论还是增量理论;采用非线性弹性假设还是考虑扩展过程中能量耗散的真实弹塑性本构关系、屈服条件、小变形、有限变形或大变形理论等等。
就目前看来,研究主要以非线性弹性及小变形理论为主,且大多数采用V on M ises屈服准则,包括能量耗散在内的真实弹塑性及大变形理论的有限元研究者也有,但研究不很系统。
裂纹扩展控制参数与断裂理论发展及裂纹扩展测量技术有关。
扩展控制参数研究是目前弹塑性断裂问题有限元热门课题之一。
扩展模拟控制参数主要有下述几种:J R-∃a控制,J R -CTOA联合控制,载荷控制P-∃a及载荷线位移控制LLD-∃a,能量释放准则控制G-∃a。
在J R-∃a控制的实施过程中,J R阻力曲线作为材料特性,并假设与样本几何性及加载过程无关。
如上所述,此假设的合理性尚存在某些疑问,已有证据表明,当裂纹扩展量增大时, J R阻力曲线的样本几何依赖性明显增大。
尽管如此,在目前裂纹扩展有限元研究中,J R-∃a 控制仍是应用最广泛的方法之一,包括在裂纹扩展量大的情况下,其中原因之一是J R阻力曲线属于远场J,而远场的有限元实施具有相当的数值稳定性。
裂纹小量扩展后,CTOA基本保持常数的特性使J R-CTOA联合作为扩展准则具有潜在的发展前景,因为当J R-CTOA 联合使用时,可避开临界CTOA测量这个难点,即有限元实施时的小量扩展阶段应用J R-∃a控制,同时连续计算CTOA,当CTOA为常数开始点时,也几乎是J控制失效点,随后的裂纹扩展则用CTOA代替J R作为控制参数。
ansys模拟起皱现象的主要步骤与分析说明
模拟起皱现象的主要步骤与分析说明模拟试验采用三维薄壳单元SHELL163进行ANSYS/LS-DYNA程序的交互式求解过程:5.2.1启动ANSYS/LS-DYNA启动ANSYS/LS-DYNA之后，选择ANSYS Mechanical，在File Management 标签，然后设置工作目录为刚建的目录，并输入工作名，即可以进入ANSYS/LS-DYNA，如图5—2。
本实验在出现的ANSYS Launcher的界面中之所以要选用显式动力分析程序—LS-DYNA来模拟一个板料冲压的成型过程，主要是因为该软件是以Lagrange 算法为主，兼有ALE和Euler算法；以显式求解为主，兼有隐式求解功能；以结构分析为主，兼有热分析、流体—结构耦合功能；以非线性动力分析为主，兼有动力分析功能（如动力分析前的预应力计算和薄板冲压成形后的起皱计算）；几乎所有的成形过程，如冲压、锻造、铸造等都可用LS-DYNA模拟，它计算的可靠性已经被无数次实验所证明，因此，我们在实际的板料冲压过程中要使用该软件分析包。
另外，在ANSYS/LS-DYNA程序显示动态分析中，选择ANSYSMechanical/LS-D-YNA模块，该模块是应用于机械领域，主要研究板料成形过程中的应力、应变的变化，对拉深过程中的起皱、回弹以及拉裂现象都能很好的进行ANSYS/LS-DYNA 的显式—隐式序列的求解。
因此，我们用软件模拟冲压过程时要使用该软件模块。
5.2.2前处理建模⑴设置Preference选项①选择Structural②选择LS-DYNA explicit这样，以后显示的菜单完全被过滤成ANSYS/LS-DYNA的输入选项。
再定义一种显式单元类型，即可激活LS-DYNA求解。
⑵定义单元类型、实常数和材料模型①定义单元类型。
在该对话框的单元类型库Library of Element Type中分别选择LS-DYNA Explicit、Thin Shell163壳单元，如图5—3。
基于ansys的胶粘结构界面开裂有限元计算
基于ansys的胶粘结构界面开裂有限元计算胶粘结构在机械工程、航天航空和汽车工业等领域中起着关键作用。
然而，界面的开裂问题一直是一个令人头痛的难题。
在本文中，我们将探讨如何使用Ansys有限元软件来进行基于胶粘结构界面开裂的计算。
1. 胶粘结构界面开裂的挑战胶粘结构界面开裂问题是由于应力集中引起的，在许多应用中都是影响结构完整性的重要因素。
胶粘接过程中的温度梯度和载荷变化会导致界面开裂。
因此，准确地计算胶粘结构界面的应力分布和开裂扩展行为对于保证结构的可靠性至关重要。
2. 使用Ansys进行胶粘结构界面开裂的有限元计算Ansys是一种广泛应用于工程领域的有限元软件，它提供了多种功能和模块，可以用于各种结构分析。
在胶粘结构界面的开裂问题中，我们可以利用Ansys的有限元模块进行模拟和计算。
首先，我们需要建立一个精确模型来描述胶粘结构界面的几何形状和材料性质。
Ansys提供了几何建模工具，可以根据实际情况创建并优化模型。
在模型建立完成后，我们需要为界面设置适当的材料属性和边界条件，以反映真实的工程情况。
接下来，我们可以利用Ansys的有限元求解器来进行界面开裂的模拟计算。
有限元方法基于将结构分割成许多小单元，利用数学方法求解每个单元上的力学方程，并找到整个结构的应力分布。
在胶粘结构界面开裂的有限元计算中，我们可以使用线性弹性有限元或非线性有限元方法来模拟接触压力和开裂行为。
为了更准确地模拟胶粘结构界面开裂的过程，我们还可以考虑温度和湿度等因素的影响。
Ansys提供了耦合热和湿度分析的功能模块，可以帮助我们更好地理解胶粘结构界面的开裂机制。
3. 结果分析和验证在进行胶粘结构界面开裂的有限元计算后，我们可以通过Ansys提供的后处理工具来分析模拟结果。
这些工具可以帮助我们可视化应力分布、应变分布和开裂扩展情况，并对计算结果进行验证。
验证是一个重要的步骤，可以与实验结果比较，并评估模拟计算的准确性和可靠性。
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
MSHKEY,0
!*
CM,_Y,VOLU
VSEL, , , , 3
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'
CMSEL,S,_Y
!*
VMESH,_Y1
!*
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
CMDELE,_Y2
!*
!施加下端约束
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,18
!通水管道施压
FLST,2,2,5,ORDE,2
FITEM,2,12
FITEM,2,-13
/GO
!*
SFA,P51X,1,PRES,-2000000
!裂纹面施压
FLST,2,4,5,ORDE,2
FITEM,2,14
FITEM,2,-17
/GO
!*
SFA,P51X,1,PRES,2000000
Fini !退出前处理器
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
!(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
ansys 裂纹 坐标系
ansys 裂纹坐标系（原创版）目录1.ANSYS 简介2.裂纹的概念及在 ANSYS 中的处理3.坐标系在 ANSYS 中的作用4.运用 ANSYS 进行裂纹分析的步骤5.结论正文一、ANSYS 简介ANSYS（Automatic Structural Analysis System）是一款广泛应用于结构分析、热分析、动力学分析、疲劳分析和多物理场耦合分析等领域的大型有限元分析软件。
它提供了一个强大的平台，使得工程师可以轻松地对复杂的工程问题进行数值模拟和求解。
二、裂纹的概念及在 ANSYS 中的处理裂纹是固体材料在外部载荷或内部应力作用下，发生的一种局部断裂现象。
在 ANSYS 中，裂纹通常用单元失效或材料失效来表示。
针对裂纹的处理，ANSYS 提供了丰富的裂纹模型和失效准则，如应力强度因子、断裂韧度等。
三、坐标系在 ANSYS 中的作用在 ANSYS 中，坐标系是一个重要的概念，用于定义模型的几何形状、载荷和求解结果的表示。
ANSYS 提供了多种坐标系，如全局坐标系、局部坐标系、柱坐标系和球坐标系等，以满足不同问题的求解需求。
四、运用 ANSYS 进行裂纹分析的步骤1.建立模型：首先，根据问题描述，创建一个几何模型，并在模型中定义裂纹的位置和形状。
2.网格划分：对模型进行网格划分，以确保在求解过程中，裂纹周围的单元能够充分地反映裂纹的影响。
3.施加载荷：在模型上施加外部载荷，如拉伸、压缩或弯曲等，以模拟裂纹的扩展过程。
4.设置裂纹模型：选择合适的裂纹模型和失效准则，以描述裂纹的扩展规律。
5.求解：运用 ANSYS 求解器对模型进行求解，得到裂纹扩展过程中的应力、应变和位移等分析结果。
6.后处理：对求解结果进行后处理，如绘制应力云图、应变分布图等，以便于观察裂纹的扩展情况和分析结构的安全性。
五、结论ANSYS 作为一款强大的有限元分析软件，能够有效地处理裂纹问题。
通过建立合适的坐标系和选择合适的裂纹模型，可以实现对裂纹扩展过程的精确分析。
ANSYS参数化设计在裂纹扩展模拟中的应用
ANSYS参数化设计在裂纹扩展模拟中的应用3131512 合格指标:a)焊缝金属不得有裂纹、未熔合、气孔和夹渣等缺陷。
b)钎缝渗透深度L≥3T(T为内管壁厚)。
值得一提的是:经解剖检测与超声波仪检测的钎缝渗透结果进行对比,两者检测的结果相同。
所以在实际管道施工检验时,不采用解剖检测,而采用超声波仪进行检测。
4 焊接工艺评定报告焊接工艺评定指导书和焊接工艺评定报告可参照G B50236-1998《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》或JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》推荐表式。
5 其他《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》对于钎焊也未列入,所以钎焊焊工的考试也可参考本文介绍的考核方法。
不过钎焊焊工考试之前必须按《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》附则要求办理相关备案手续。
(收稿日期:2006208208)ANS Y S参数化设计在裂纹扩展模拟中的应用屠立群3 孙伟明蔡东海(浙江工业大学机电工程学院)摘要介绍了大型有限元分析软件ANSYS参数化设计的实现方法,并且在实例中用AP DL编写裂纹板裂纹扩展模拟的前处理程序,成功地实现了裂纹扩展过程。
关键词裂纹扩展ANSYS 参数化设计AP DL 压力容器ANSYS是融热、电、磁、流体、结构、声学于一体的大型通用有限元分析软件,是顺应潮流而发展起来的CAE仿真设计工具。
它牢牢把握了CAE的发展方向,提供了从通用到专用的全线CAE解决方案。
1 ANS Y S二次开发的方法简介与任何大型软件一样,ANSYS不仅提供强大的G U I(Graphic U serI nterface)前台应用功能,它还提供了强大的二次开发接口:(1)AP DL(ANSYS Para metric Design Language)参数化设计语言;(2)U I D L(U ser-I nterface Design Lan2 guage)用户界面设计语言;(3)UPFS(U ser Pr ogra mmable Feature)用户可编程特性。
ANSYS裂缝处理
裂缝处理的主要方式
裂缝的发生机理及其裂缝理论可参考各种教材和书籍，这里不予赘述。
而这里所言是钢筋混凝土有限元分析中裂缝的数学模型，由于裂缝的处理比较困难，因此其处理方式也很多，可谓百花怒放。
但主要且常用的有三种方法：离散裂缝模型(discrete cracking model)、分布裂缝模型(smeared cracking model)、断裂力学模型。
①离散裂缝模型：也称单元边界的单独裂缝模型，即将裂缝处理为单元边界，一旦混凝土开裂，就增加新的结点，重新划分单元，使裂缝处于单元和单元边界之间。
该法可以模拟和描述裂缝的发生和发展，甚至裂缝宽度也可确定。
但因几何模型的调整、计算量大等，其应用受到限制。
不过也因计算速度和网格自动划分的实现，该模型有可能东山再起。
②分布裂缝模型：也称单元内部的分布裂缝模型，以分布裂缝来代替单独的裂缝，即在出现裂缝以后，仍假定材料是连续的，仍然可用处理连续体介质力学的方法来处理。
即某单元积分点的应力超过了开裂应力，则认为整个积分点区域开裂，并且认为是在垂直于引起开裂的拉应力方向形成了无数平行的裂缝，而不是一条裂缝。
由于不必增加节点和重新划分单元，很容易由计算自动进行处理，因而得到广泛的应用。
③断裂力学或其它模型：断裂力学在混凝土结构分析领域的研究十分活跃，但主要都集中于单个裂缝的应力应变场的分布问题，对于多个裂缝及其各个裂缝之间的相互影响问题，研究工作目前尚不成熟，到能够应用于实际路程还很遥远。
ANSYS采用分布裂缝模型。
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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。
7、个人总结
以下是个人总结，不一定对，仅供参考。
1、用单元失效或节点失效来模拟裂纹，即采用本文中的方法1-3，其结果很大程度上依赖于单元的划分。
网格必须画得很细，才能得到感官上的裂纹扩展。
2、采用带有失效模型的接触或者用弹簧单元来模拟裂纹时，必须已知裂纹面产生的区域，因此这个方法只适用于某些特殊的场合。
3、采用特殊的材料模型来模拟裂纹时，对单元的要求没有方法1-3中那么高。
其缺点是参数的设置比较复杂，目前文献中很难查到有关于这个模型的材料参数。
文献《Identification of Gurson–Tvergaard material model parameters viaKalman filteringtechnique. I. Theory》研究了这个模型中各个参数对结果的影响，在设置参数时可供参考
4、推荐采用EFG和XFEM Cohesive，这两种方法应该代表着裂纹模拟的发展方向。
目前这两种方法有了很大的改进，但是仍不够完善，且对单元的支持有限。
5、lsdyna中的裂纹扩展都得不到裂纹前端的应力强度因子，个人认为用Franc3d 来做裂纹扩展要方便得多。