原创案例：批量插入cohesive单元模拟裂纹扩展

阅读数 7

目前为止裂纹的任意路径扩展模拟主要有三种方法：1 基于断裂力学，根据计算得到的G或者K与临界值进行比较，设置裂纹的一次扩展长度，更新模型，重新划分网格，再进行下一次计算，这种方法虽然可以实现裂纹的任意路径扩展，但是必须预制裂纹，而且计算十分复杂，实现困难，对于没有什么编程基础的人，几乎很难实现，另外，它对于模拟裂纹的分叉及交叉问题几乎无能为力；2 通过ABAQUS软件中的扩展有限单元法即便XFEM，这种方法对于简单模型的失效分析极为有限，而且与实验吻合较好，而且可以很方便地预制裂纹的位置，不受几何模型的限制，同时，它可以使用断裂力学准则模拟预制裂纹的扩展，又可以使用损伤力学准则模拟裂纹的萌生及后续的扩展，但是即便有如此多优点，目前为止它的应用仍然不是十分广泛，这主要因为它有一个致命的弱点，就是不能模拟裂纹的合并及分叉，尽管最先版本的ABAQUS中加入了裂纹合并及分叉的模拟，但是效果简直不忍直视，可以忽略了，但是反过来说，这也是软件的一大进步，相信在不久的将来，ABAQUS可以把裂纹的分叉及合并做的更好，到时候大家就可以畅游分叉裂纹的世界了，但估计这需要一个较长时间的等待了；3 通过在实体单元间批量插入cohesive单元实现任意裂纹的萌生及扩张，这种方法最大的好处就是裂纹的整个过程都可以实现，包括萌生、扩张、分叉、合并、剥落，但是它也有一个弱点，使用过cohesive的人都知道，参数比较难调，要想达到预期的效果必须进行大量的调试，但是话说回来，任何模拟工作都要经过大量的调试过程，总之，这种方法是一个非常好用又有效的方法，下面给出2d和3d原创例子的效果图及cae、inp和动画文件。