Lsdyna 中裂纹模拟的几种办法 By lojade 我不是研究裂纹扩展的，前不久一个偶然的机会涉及到这一方面，查阅了一 些资料。看到论坛中最近又不少人在问裂纹模拟的办法，先将我查阅的资料整理 如下，希望对大家有帮助，请大家批评指正，加以完善。 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_KINEMATIC 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。 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’s Manual 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 via Kalman filtering technique. 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。