内容发布更新时间 : 2024/11/8 19:40:47星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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，以确保初始部分粘合的2个面有可能产生裂纹扩展。用户需要指明会产生裂纹扩展的面。

*DEBOND, SLAVE=slave_surface_name，MASTER=master_surface_name

多裂纹扩展

裂纹可以在一个或多个裂纹尖端处产生扩展。一个接触对可以在多个裂纹尖端处产生裂纹扩展。然而，对于给定的接触对只能拥有一个裂纹扩展准则（crack propagation criterion）。

定义开裂振幅曲线（debonding amplitude curve）

开裂产生后，通过从接触面节点及主接触面相应节点上大小相等方向相反的力产生面间牵引。当采用临界应力准则、临界裂纹开口位移准则、裂纹长度-时间破坏准则时，用户可以定义粘结面上某点产生开始时，上述力以何种方式降至零。

最佳振幅曲线的选择依赖于材料性质、具体加载情况、裂纹扩展准则。如果应力过快被消除，在裂纹尖端处应变的剧烈变化将会造成收敛困难。对于大变形问题，将会产生严重的网格畸形。对于采用率无关材料的问题，线性振幅曲线完全能够满足要求。对于采用率相关材料的问题，产生开裂时的应力应以较慢速度消耗，以避免收敛困难和网格畸形。在50%的时间里降低开裂应力25%可以避免这些问题。

指定破坏准则

临界应力准则（critical stress criterion）

临界应力准则适用于脆性材料（brittle material）的裂纹扩展。临界应力准则定义如下：

是交界面处法向应力分量；

、

为交界面处剪切应力分量；

、

为法

向和剪切失效应力。当失效准则值达到1.0时裂纹尖端节点开裂。

*FRACTURE CRITERION, TYPE=CRITICAL STRESS, DISTANCE=n

临界裂纹开裂位移准则（critical crack opening displacement criterion）

如果用户基于临界裂纹开裂位移准则进行裂纹扩展分析时，当裂纹尖端后某指定距离处的裂纹开裂位移达到临界值时产生节点开裂。该准则主要用于韧性材料（ductile material）。裂纹开裂位移定义如下：

为测得裂纹开裂位移值，

为临界裂纹开裂位移值。

*FRACTURE CRITERION, TYPE=COD, DISTANCE=n

裂纹长度-时间曲线准则（crack length versus time criterion）

为了指定裂纹扩展对时间显示表达函数，用户需要提供裂纹长度-时间的关系，以及初始测点。准则通过用户定义裂纹长度及当前裂纹尖端长度来判定。

*FRACTURE CRITERION, TYPE=CRACK LENGTH, NSET=name

VCCT准则（VCCT criterion）

虚拟裂纹闭合技术准则（VCCT）应用线弹性断裂力学理论（LEFM），因此该准则适用于在预先定义面上产生脆性裂纹扩展的问题。

VCCT基于假设：裂纹产生一定扩展的应变能释放量与使裂纹闭合所需的能量相等。

MODE I:

Abaqus/Standard提供3中混合模式的准则用以计算临界等效应变能释放率：BK法则（BK LAW）、指数法则（POWER LAW）、Reeder法则（Reeder LAW）

BK LAW:

*FRACTURE CRITERION, TYPE=VCCT, MIXED MODE BEHAVIOR=BK

POWER LAW:

*FRACTURE CRITERION, TYPE=VCCT, MIXED MODE BEHAVIOR=POWER

Reeder LAW:

*FRACTURE CRITERION, TYPE=VCCT, MIXED MODE BEHAVIOR=REEDER

低周疲劳准则（Low-cycle fatigue criterion）（略）