裂纹扩展的扩展有限元xfem模拟实例详解

基于ABAQUS 扩展有限元的裂纹模拟化工过程机械 622080706010 李建1 引言1.1 ABAQUS 断裂力学问题模拟方法在abaqus中求解断裂问题有两种方法（途径）：一种是

ABAQUS 基于扩展有限元的裂纹模拟 622080706010 化工过程机械李建 1 引言 1.1ABAQUS 断裂力学问题模拟方法 abaqus 在中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。 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 abaqusseam(seam 等。如果不考虑裂纹的扩展，可采用型裂纹来分析也可以不建， notch) 如型裂纹，这就是基于断裂力学的方法。这种方法可以计算裂纹的应力强 JT- 度因子，积分及应力等。 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。 1.2ABAQUS 裂纹扩展数值模拟方法 abaqusdebond 考虑模拟裂纹扩展，目前有两种技术：一种是基于的技术（包 VCCTcohesive 括）；一种是基于技术。 debondCOD 即节点松绑，或者称为节点释放，当满足一定得释放条件后（等， abaqus5 目前提供了种断裂准则），节点释放即裂纹扩展，采用这种方法时也可 以计算出围线积分。 cohesivefilm 有人把它译为粘聚区模型，或带屈曲模型，多用于模拟、裂纹 cohesiveBarenblatt 扩展及复合材料层间开裂等。模型属于损伤力学模型，最先由 -traction-separationlaw 引入，使用拉伸张开法则（）来模拟原子晶格的减聚力。 Cohesive 这样就避免了裂纹尖端的奇异性。模型与有限元方法结合首先被用于 Cohesive 混凝土计算和模拟，后来也被引入金属及复合材料。界面单元要服从 cohesive 分离法则，法则范围可包括粘塑性、粘弹性、破裂、纤维断裂、动力学 失效及循环载荷失效等行为。 abaqus6.9XFEM 此外，从版本开始还引入了扩展有限元法（），它既可以模 J 拟静态裂纹，计算应力强度因子和积分等参量，也可以模拟裂纹的开裂过程。 abaqus6.9 被誉为最具有前途的裂纹数值模拟方法。本文将利用版本中的扩展有限 Ⅰ 元法功能模拟常见的型裂纹的扩展。 2Ⅰ 型裂纹的扩展有限元分析 abaqus 本文针对断裂力学中的平面Ⅰ型裂纹扩展问题用中的扩展有限元方 法进行数值模拟，获得了裂纹扩展的整个过程，裂尖单元的应力变化曲线，以及 裂纹尖端塑性区的形状。在此基础上绘制裂纹扩展的能量历史曲线变化趋势图。