使用Abaqus/CAE進(jìn)行緊湊拉伸試件的斷裂力學(xué)研究

2013-06-11 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

Abaqus/CAE 6.5 版包括斷裂力學(xué)分析的建模和后處理功能。通過新功能,可以交互方式在 Abaqus/Standard 中使用等高線積分?jǐn)嗔蚜W(xué)技術(shù)。增加了一些專門用于斷裂研究的工具,比如引起焊縫破裂、定義奇異點(diǎn)、選擇裂紋前緣和裂紋尖端、定義 q-向量或者裂紋前緣的法向、創(chuàng)建集中網(wǎng)格的工具。利用這些工具,可以建立模型來判定 J-積分、應(yīng)力集中因素和裂紋發(fā)展方向。在本技術(shù)簡報(bào)中,建立了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的緊湊拉伸試件的模型,J-積分的結(jié)果將與美國材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會 (ASTM) 標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)驗(yàn)測試方法得到的結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明 Abaqus的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常一致。

摘要
Abaqus/CAE 6.5 版包括斷裂力學(xué)分析的建模和后處理功能。通過新功能,可以交互方式在 Abaqus/Standard 中使用等高線積分?jǐn)嗔蚜W(xué)技術(shù)。增加了一些專門用于斷裂研究的工具,比如引起焊縫破裂、定義奇異點(diǎn)、選擇裂紋前緣和裂紋尖端、定義 q-向量或者裂紋前緣的法向、創(chuàng)建集中網(wǎng)格的工具。利用這些工具,可以建立模型來判定 J-積分、應(yīng)力集中因素和裂紋發(fā)展方向。在本技術(shù)簡報(bào)中,建立了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的緊湊拉伸試件的模型,J-積分的結(jié)果將與美國材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會 (ASTM) 標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)驗(yàn)測試方法得到的結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明 Abaqus的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常一致。

使用Abaqus/CAE進(jìn)行緊湊拉伸試件的斷裂力學(xué)研究+應(yīng)用技術(shù)圖片圖片1

Abaqus的主要功能和優(yōu)點(diǎn)

? 對于二維和三維模型,可以交互定義焊縫裂紋、裂紋前緣和 q-向量。
? 自動生成集中網(wǎng)格,并且對單元變壞和中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交互控制,其中中間節(jié)點(diǎn)是為了簡化裂紋尖端奇異點(diǎn)的建模而布置的。
? J-積分、Ct-積分、T-應(yīng)力、應(yīng)力集中因素 (KI, KII, KIII)、和裂紋發(fā)展方向的判定。
? 用于每個(gè)圍道積分和每條等高線時(shí)效圖的節(jié)點(diǎn)集的可視化。

背景知識

ASTM 已經(jīng)將緊湊拉伸 (CT) 試件標(biāo)準(zhǔn)化,用于確定金屬材料斷裂韌度的試驗(yàn)。
圖為 CT 試件測試裝置的原理圖,馬蹄夾和銷釘排列用于固定試件。原先破裂的試件以受控速率進(jìn)行加載,記錄下加載偏移量作為結(jié)果數(shù)據(jù)。通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析,根據(jù)應(yīng)力集中因素 K 或者 J-積分來確定材料的斷裂韌度。
6.5 版之前的版本不支持交互式 Abaqus/Standard 斷裂力學(xué)功能;Abaqus/CAE 包括了斷裂特殊工具使斷裂力學(xué)模型能夠更加有效發(fā)展。在本技術(shù)簡報(bào)中,展現(xiàn)了如何利用 Abaqus/CAE 對一個(gè)低合金鋼 CT 試件進(jìn)行斷裂力學(xué)分析。計(jì)算得到J-積分值,并與利用標(biāo)準(zhǔn)分析方法計(jì)算得到的結(jié)果進(jìn)行比較。

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