Abaqus扩展有限元XFEM好用但有局限，用之前心里得有数

虽然扩展有限元法对于模拟复杂的断裂问题很有优势，但需要说明的是，ABAQUS中的扩展有限元模型也具有一些局限性，在使用时需要特别注意，具体的局限性包括：

1. ABAQUS中的扩展有限元模型只能用于静态应力分析程序（static，general）和隐式动态分析程序（dynamic implicit），不能用于显式分析程序；
2. ABAQUS中的扩展有限元模型只能与线性连续体单元一起使用，具体包括CPE4、CPS4、C3D4、C3D8单元和它们对应的减缩积分，以及非协调元；
3. 单元处理不是并行进行的，在共享内存处理器（shared memory processors，SMP）上，只有求解器是并行运行的，在分布式内存处理器（distributedmemory processors，DMP）上，单元和求解器都不能并行运行；
4. 在ABAQUS 的扩展有限元模型中，通过围道积分输出裂纹尖端的应力强度因子的方法目前只支持三维静止的裂纹；
5. 可以模拟结构中的单个或多个不相互影响的裂纹（不交叉、汇合、分叉等），不能对碎裂过程进行模拟；
6. 一个单元不能被一个以上的裂纹切割，即一个单元内只允许有一条裂纹，且裂纹在一个增量步中不能转弯超过90°；
7. 第一个带符号的距离函数Φ必须是非零的，如果裂纹位于单元的边界，则应该使用一个小的正值或负值，这将使裂纹与单元边界稍有偏移，否则会导致数值求解困难（不收敛）；
8. 在扩展有限元模型中，ABAQUS只考虑了无摩擦的小滑移接触，如果接触面之间的相对滑动确实很大，那么小滑移假设将导致不符合物理规律的接触行为；
9. 只有扩展有限元法扩充的区域才能有一个带有损伤的材料模型，如果只有一部分模型需要被扩充，需要为未被扩充的区域定义一个无损伤的材料模型；
10. 在一个单元上探测场变量的值，目前只能从“下层”单元中返回数值（对应于 Φ的负值）。

笔者在模拟含圆孔钢带单轴拉伸断裂时遇到了不收敛问题，中途Aborted检查后出现如下情况：

材料考虑了塑性及损伤法则，在孔边应力集中中出现三条裂纹，经迭代后裂纹出现交叉导致不收敛，调整粘性因子后，可以正常计算。

但要注意，裂纹面尽量不要与网格边界重叠，否则也容易出现不收敛情况，对于对称工况，可调整网格为奇数，使裂纹萌生在网格中心，计算形函数时容易收敛。

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