模拟裂纹扩展的软件

第!!卷第"期()*)年"月

重庆大学学报

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应用WBMQ模拟研究钻杆裂纹扩展过程

林铁军* 练章华* 曾晓健( 陈!勇! 刘晓峰A

西南石油大学油气藏地质与开发国家重点实验室 四川成都@石油工程西南有限公司 *&*)=)) (&

四川德阳@西部钻探工程有限公司克拉玛依钻井工艺研究院 新疆>*>))) !&!A)))

西南分公司工程技术研究院 四川德阳@ A&*>)))

摘!要 钻杆裂纹扩展是一个典型的不连续问题 采用常规有限元方法难以实现裂纹扩展过程的仿真模拟 而扩展有限元法 是近年来发展起来的分析断裂问题的一种有效方法 在介?MGS 绍了扩展有限元法的基本原理的基础上 建立了基于?MGS的含不同深度初始裂纹的=5.钻杆在拉力和扭矩共同作用下的裂纹扩展模型 通过钻杆裂纹扩展过程的分析后发现 钻杆的初始裂纹深度小

哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 摘 要

以Paris公式和Walker公式为基础，提出了两种适用于全范围的疲劳裂纹扩展速率表达式，揭示了疲劳裂纹扩展在不同阶段的不相同的变化规律。并以弹塑性断裂理论为基础，用J积分对疲劳裂纹扩展率的工程计算，导出D-M模型下的疲劳寿命工程计算。

对在残余应力和压力场下的疲劳裂纹扩展规律进行了分析，并且对高温下疲劳裂纹扩展的规律进行了研究。另外还介绍了一套利用电位法编制的疲劳裂纹扩展测试系统，利用此系统再配置适当的硬件就能自动进行疲劳裂纹扩展的数据采集和数据处理。

最后以16Mn钢十字型焊接接头为试样，研究了在横幅拉伸时接头的疲劳裂纹萌生、扩展特性，并对寿命进行了估算。分析影响疲劳裂纹扩展的因素。

关键词：疲劳裂纹；扩展速率；门槛值；剩余寿命；测试系统

I

哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） Abstract

Based on Paris and Walker formula, puting forward two fatigue cracks expansion rate expressions apply to the whole area to reveal fatigue cracks at v

Abaqus 裂纹扩展分析（手册翻译）

部分内容：

定义初始粘合裂纹面

可能裂纹表面建模时采用采用主、从接触面来定义。在接触形式中，除了有限滑动、面对面形式以外，其他所有接触形式均可使用。预先定义的裂纹面在初始时应部分粘合，裂纹尖端因而可以被Abaqus/Standard显式识别。初始粘合裂纹面不能采用自接触形式。

定义初始状态（initial condition）以识别裂纹初始绑定部分。用户可以定义从接触面（slave surface）、主接触面（master surface）、以及用来识别从接触面初始部分粘结的节点。从接触面上没有粘结的部分表现为正常接触面。主接触面及从接触面均需要指明。

如果没有节点如上所述被定义，初始接触状态将被应用于整个接触对。这种情况下，不能识别出裂纹尖端，因而粘结面不能分开。

如果节点如上所述被定义，初始解除状态将被应用于从接触面上已定义的节点处。Abaqus/Standard将进行核对以确保所定义节点只包含从接触面上的节点。

*INITIAL CONDITIONS, TYPE=CONTACT

激活裂纹扩展能力（crack propagation capacibility）

裂纹扩展能力需要在STEP定义中被激活

《ABAQUS6.9版本XFEM(扩展有限元)例子的详细图解step by step》帖子的问题汇总 已做出解答部分 1

Damage Stabilization

则不收敛。Damage Stabilization以就不需要Damage Stabilization

homogeous

2、Material模块中的操作的“3.赋予材料取向”时看不到“在part Plate中创建的4

allallbottom

top和fixZ

bottom, top和fixZ,个人感觉后三个集合只是面或

集合过滤

3、集合bdisp是只包含db

db

bdisp这个集合只包含db

bdsip

P2

4、关于参考点的问题

bottom在x

荷是施加在点bdisp点上。

1bdisp的运动一致。因为在x方向上的载

束

直接将底部的x

③个人认为加这个参考点的作用是为了以后输出加载点的位移和反力用的。就是那个历史输出请求2.

参考点跟底面是一起运动的。之所以定义这么一个参考点是为了后面场输出变量用的

④那个参

load的边界条件里面不

移。之所以定义这么一个参考点是为了后面场输出变量用的。

1方向上的载荷直接加载bottom

CAE手册。

5、以上我们主要讨论的是Benchmark手册中的

西南交通大学 本科生毕业论文

钢轨表面长裂纹的扩展路径研究

年 级: 二〇一〇级 学 号: 20104273 姓 名: 铁卫伟 专 业: 工程力学 指导老师: 江晓禹

二零一四年 五月 二十四日

西南交通大学本科毕业设计(论文)

I

西南交通大学本科毕业设计(论文)

院系: 力学与工程学院 年级: 2010级 题目

专 业: 工程力学 姓 名: 铁卫伟

钢轨表面长裂纹的扩展路径研究

指导教师 评

语

指导教师

评阅人 评

语

(签章)

评阅人

(签章)

成 绩 答辩委员会主任

(签章)

年 月

日

II

西南交通大学本科毕业设计(论文)

III

西南交通大学本科毕业设计(论文)

毕业设计（论文）任

Abaqus裂纹模拟心得（Contour Integral不是XFEM）

最近由于项目需要，做了一些裂纹相关的模拟，在此把一些心得体会贴到论坛上与大家分享，如有不当之处，欢迎大家指正！

本帖主要侧重于介绍裂纹定义过程中各个选项的意义，具体的操作过程论坛里已经有高手做了很好的教程，至于断裂力学理论推荐大家看一下沈成康写的《断裂力学》一书。 裂纹的定义和输出需要用到interaction模块和step模块： 一、Interaction模块

1.1预制裂纹（步骤：菜单/special/crack/assign seam）

注意：并不是作裂纹分析都要定义seam，如果你的裂纹不是一条缝，而是一个缺口，则不需要assign seam，直接走下一步（定义裂纹）就行。

1.2创建裂纹（步骤：菜单/special/crack/create，type：contour integral）

—crack front：crack front是用来定义第一围线积分的区域，2D下我们可以选择包围裂尖点的面，3D则选择包围裂尖线的面；另外还有一种定义crack front的方法，就是直接选择裂尖点（2D）或裂尖线3D），用这个方法定义crack front不需要再定义下一

维普资讯

第l 0期 20 0 7年 l 0月文章编号：0 1 39 (0 7 1— 0 0 10— 9 7 2 0 )0 0 1- 2 1

机械设计与制造Ma h n r De i a c ie y s.￣& Ma u a t r n fcue—l l一

基于断裂力学的疲劳裂纹扩展速率公式研 究★师小红徐章遂

(军械学院电气工程系，石家庄 00 0 ) 5 03

Th x r s in s arhf r a iu r c r p g t nb s do a t r c a is e e p e so s r e c t e c a kp o a a i a e nf c u e me h nc e of g o rS a - o g, h n - u,KANG in HIXio h n XU Z a g s i Ja

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( eat e t f l tcE g er g O d a c n ie r gC l g, h i h a g 5 0 3 C ia D p r n o e r ni e n, rn n eE g e n ol e S i

焊缝

金属铸锻焊技术Casting·Forging·Welding2010年9月

高强度桥梁钢焊接接头疲劳裂纹扩展速率的研究

贾坤宁，王海东，姜秋月

（长春工程学院机电学院，吉林长春130012）

摘

要：利用高频疲劳试验机对高强度桥梁钢的母材、热影响区和焊缝的疲劳裂纹扩展速率进行了测定，并结合疲劳

扩展断口分析各部位疲劳裂纹扩展快慢的原因。结果表明，高强度桥梁钢焊接接头中焊缝裂纹扩展速率最低，抗疲劳裂纹扩展能力最高；母材疲劳裂纹扩展速率最高，抗疲劳裂纹扩展能力最差；热影响区介于二者之间。焊缝的疲劳断裂模式是以穿晶断裂为主，母材是以沿Z字形路径扩展的沿晶断裂为主，热影响区则介于两者之间。

关键词：桥梁钢；焊接接头；疲劳裂纹扩展速率中图分类号：TG407

文献标识码：A

文章编号：1001-3814(2010)17-0004-04

StudyonFatigueCrackBehaviorofWeldedJointofHighStrengthBridgeSteel

JIAKunning,WANGHaidong,JIANGQiuyu

(ElectricalandMechanicalDepartment,ChangchunInstituteofTechnol

关键字：crack，裂纹，断裂，cohesive，XFEM

这个问题不大好总结，比较复杂，我能想到什么就说些什么吧，这个任务已经托了很长时间了，抱歉！有新的想法我会更新。

求解断裂问题有两种方法（途径）：一种是基于经典断裂力学的模型；一种是基于损伤力学的模型。俩者不是一个概念，断裂力学模型就是基于线弹性断裂力学及其基础上发展的弹塑性断裂力学等；损伤力学模型是指基于损伤力学发展而来的方法，单元在达到失效的条件后，刚度不断折减，并可能达到完全失效，最后形成断裂带。这两个模型是为解决不同的问题而提出来的，当然他们所处理的问题也有交叉的地方。

如果不考虑裂纹的扩展，abaqus可采用seam型裂纹来分析(也可以不建seam，如notch型裂纹)，这个就是基于断裂力学的方法，大家可以参考敦诚版主做的这个例子（一个简单的裂纹模拟例子：http://forum.simwe.com/thread-858322-1-1.html），这种方法可以计算裂纹的应力强度因子，J积分及T-应力等，详细情况可以参考下这个帖子：http://forum.simwe.com/thread-821531-1-1.html

考虑模拟裂纹扩展，目前abaqus有两种技术：一种

太原理工大学硕士研究生学位论文

目录

第一章绪论 (1)

1.1研究背景及意义 (1)

1.2 4003铁素体不锈钢及其焊接概述 (2)

1.3疲劳裂纹扩展行为研究综述 (3)

1.3.1 断裂力学简介 (3)

1.3.2 裂纹扩展研究简介 (4)

1.3.3 裂纹扩展影响因素 (6)

1.4 红外热像法概述 (7)

1.4.1 红外热像仪介绍 (7)

1.4.2 疲劳热像法介绍 (8)

1.4.3 红外热像法研究裂纹扩展现状 (9)

1.5 本论文研究内容与技术路线 (9)

第二章试验材料、方法及设备 (11)

2.1引言 (11)

2.2 4003铁素体不锈钢的焊接 (11)

2.2.1 4003铁素体不锈钢MIG焊接 (11)

2.2.2 焊接接头组织观测以及显微硬度测量 (13)

2.3 4003不锈钢红外拉伸试验 (16)

2.4基于红外热像法的疲劳裂纹扩展速率试验 (17)

2.5 断口分析设备 (18)

第三章疲劳过程中的产热分析 (21)

3.1引言 (21)

3.2疲劳过程的热效应分析 (21)

3.2.1 热弹性效应 (21)

3.2.2 非弹性效应 (22)

3.2.3 热传导效应 (23)

3.3 裂纹尖端区域的产热分析 (23)

第四章基于红外热像法的疲劳裂纹扩展行为分析