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XFEM裂纹扩展示例.docx

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XFEM裂缝的面荷载施加案例(四个模型)
示例 1:基于 XFEM 的金属件断裂模型 四个模型: 基于 Cohesive(内聚力)准则-弹性 基于 Cohesive 准则-弹塑性——收敛性更困难 基于 VCCT 准则-预制裂缝 基于 VCCT 准则-非预制裂缝 VCCT 不能用于塑性材料,只能用于线弹性 单位制:吨 T-毫米 mm-秒 s/N/MPa 【1】 基于 Cohesive(内聚力)准则-弹性 修改模型名称为 XFEM1-COH-ELAS 1、 部件(Part) 【part-1】2D-Deformable-shell 大概尺寸 200 绘制模型大概尺寸→设置尺寸→倒角→完成草图 面剖分,用于局部网格加密 进入 Mesh 模块 定义全局网格尺寸为 1 局部加密至 0.06 部分边采用过渡设置 加密区和远端区采用结构化划分 过渡区采用 Free,Advancing front 去选 Use mapped… 网格剖分 指定网格类型:CPE4P 2、 材料属性(Property) 【Material-1】 弹性模量 210e3 泊松比 0.3 Maxps Damage 最大主应力准则 200 Damage Evolution: Energy:BK 0.2 0.2 0.2 1.75 粘性正则化技术:1e-4 定义 section 和赋值材料 3 装配(Assembly) 直接导入部件 右侧创建参考点 RP 并新建参考点集合 Set-RP,用于输出位移反力曲线 4 分析步(Step) Step-1 类型:Static General Nlgeom:on(几何非线性) Time period:1
Incrementation Type:Automatic 10000,0.001,1e-8,1(最大增量步数量,初始,最小,最大) Other->General -》 IA=10 Solution Controls->manage-> 点 击 可选项 Matrix Storage:Unsymmetric(非对称存储)-对计算结果稍微影响,打开矩阵更完整,结果 偏正确 修 改 默 认 控 制 参 数 Step-1->continual->specify->Time Incrementation->勾选 Discontinuous analysis 场输出,频率 1 Stress->S, Stress components and invariants Displacement/Velocity/Acceleration->U, Translations and rotations Failure/Fracture->PHILSM, Level set value phi Failure/Fracture->PSILSM, Level set value psi Failure/Fracture->SDEG, Scalar stiffness degration State/Field/Use/Time->STATUSXFE, State of xfe, element M 历程输出 Set-RP:U1,RF1 5 相互作用(Interaction) 定义裂缝:菜单->special->crack->Create…XFEM 定义接触属性为法向硬接触,切向无摩擦(根据自己需求设定) 定义右端参考点为加载耦合面 6 载荷(Load) 固定边界条件:Step-1 BC-1:底部完全约束 BC-2:参考点位移载荷 X=-0.5 7 任务(Job) 创建任务 XFEM1-COH-ELAS 多 CPU 计算 提交计算,检查问题 8 后处理(Visualization) 1) 显式云图结果 S 2) 变形放大,隐藏网格等 3) 动画显式与输出 4) 提取点位移-反力曲线 5) 插件提取裂缝信息 【2】基于 cohesive 准则-弹塑性 1 复制 XFEM1-COH-ELAS 为 XFEM1-COH-PLAS 2 修改材料参数,添加塑性参数。注意,不建议包含软化,定义软化要么导致 XFEM 无法破 裂,要么定义后没有作用。 Yield Stress Plastic Strain 0 100 200 0.01
1 5000 3 场输出增加:PE,PEEQ 4 任务(Job) 创建任务 XFEM1-COH-PlAS 多 CPU 计算 提交计算检查问题 5 后处理(Visualization) 1)显式云图结果 S,PESQ 2)提取裂缝信息 【3】基于 VCCT 准则-非预制裂缝 VCCT 准则只能用于弹性材料,不能用于塑性材料 1 复制模型 XFEM1-COH-ELAS 为 XFEM-VCCT 2 材料属性(Property) 删除 MAXPS 中的 damage evolution 3 接触属性中增加 VCCT 准则和参数 Maximum tangential stress BK Viscosity:1e-4 0.2,0.2,0.2,1.75 4 任务(Job) 创建任务 XFEM1-VCCT 多 CPU 计算 提交计算。检查问题 5 后处理(Visualization) 显式云图结果 S 提取裂缝信息 【4】基于 VCCT 准则-预制裂缝 1 复制 XFEM1-VCCT 为 XFEM1-VCCT-INICRACK 2 部件(Part)【Part-2】预制裂缝 2D-Deformable-Wire (0,0) (0,0.1) 无需网格划分 3 材料属性(Property)完全删除 MAXPS 4 装配(Assembly) 导入预制裂缝,移动裂缝位置 5 接触属性中增加 VCCT 准则和参数 Maximum tangential stress BK Viscosity:1e-4 0.2,0.2,0.2,1.75 并指定 XFEM 裂缝的初始裂缝位置 6 任务(Job) 创建任务 XFEM1-VCCT-INICRAACK 多 CPU 计算 提交计算,检查问题 7 后处理(Visualization) 1) 显式云图结果 S 2) 提取裂缝信息 3) 对比不同方法的裂缝路径 XFEM 裂缝的面荷载施加案例(四个模型) 1) 基于 Cohesive 准则-渗流模型——PP-CB:孔压单元+内聚力模型 2) 基于 VCCT 准则-渗流模型——PP-VCCT:孔压单元+VCCT 3) 基于 Cohesive 准则-面荷载——SP-CB:裂缝面荷载+内聚力模型 4) 基于 VCCT 准则-面荷载——SP-VCCT:裂缝面荷载+VCCT 版本:ABAQUS 2017
单位制:Kg-m-s/n/Pa 【1】==PP-CB:孔压单元+内聚力模型=== 1 部件(Part) 【Part-1】 2D-Deformable-shell 大概尺寸 200 矩形工具(-25,-25) (25,25) 完成草图 进入 Mesh 模块->定义全局网格尺寸 0.5 注意:指定网格划分方法 Quad 网格划分 指定网格类型:CPE4P 【Part-2】预制裂缝 2D-Deformable-Wire (0,-0.5) (0,0.5) 无需网格剖分 2 材料属性(Property) 【Material-rock】 弹性模量 15e9 泊松比 0.25 渗透率 1e-7 孔隙比 0.1 液体比重 9800 Maxps 注意最大主应力准则 6e6 Damage evolution—>Energy BK 6000 6000 6000 1.75 粘性正则化系数:1e-4 滤失系数 1e-14 粘度 0.001 3 装配(Assembly) 直接导入部件,移动和旋转初始裂缝位置,注意裂缝尽量避开单元节点
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