Ansys Workbench裂纹建模：半椭圆与随机裂纹

基本模型如下，在绿色表面分别建立半椭圆裂纹(Semi-Elliptical Crack)和随机裂纹(Arbitrary Crack)进行计算：

一、半椭圆裂纹(Semi-Elliptical Crack)

1、建立局部坐标系如下图，注意x轴指向裂纹深度方向，z轴指向裂纹长度方向：

2、添加半椭圆裂纹

选中Model单击工具栏Fracture即可添加裂纹功能如下图：

右击Fracture->Insert->选择Semi-Elliptical Crack添加半椭圆裂纹如下图：

3、半椭圆裂纹参数设置及说明

4、网格设置及划分

单元阶数设置为二阶如下图：

单元形状设置为四面体如下图：

右击选择Generate All Crack Meshes生成网格如下图：

5、加载

底面施加固定约束，顶面施加拉力10000N如下图：

6、查看计算结果

除查看变形、应力等结果外，可以添加Fracture Tool查看裂纹尖端强度因子如下图：

Fracture Tool选择Semi-Elliptical Crack如下图：

应力强度因子结果如下图：

二、随机裂纹(Arbitrary Crack)

1、建立裂纹体如下图中Surface Body：

2、建立局部坐标系如下图，注意x轴指向裂纹深度方向，z轴指向裂纹长度方向：

3、添加随机裂纹

随机裂纹的形状不固定，这里做成了长方形。

选中Model单击工具栏Fracture即可添加裂纹功能如下图：

右击Fracture->Insert->Arbitrary Crack即可添加随机裂纹如下图：

4、随机裂纹参数设置

5、网格设置及划分
单元阶数设置为二阶如下图：

单元划分方式设置为四面体如下图：

右击选择Generate All Crack Meshes生成网格如下图：

6、加载

底面施加固定约束，顶面施加拉力10000N如下图：

7、查看计算结果

除查看变形、应力等结果外，可以添加Fracture Tool查看裂纹尖端强度因子如下图：

Fracture Tool选择Arbitrary Crack如下图：

应力强度因子结果如下图：

三、总结

针对以上两种裂纹生成方式需要注意以下几点：

1、局部坐标系是必须的，且x轴指向裂纹深度方向，z轴指向裂纹长度方向；

2、网格划分必须是二阶单元且单元形状为四面体；

3、通过右击Fracture或其下级功能生成裂纹网格。

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