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