基于XFEM的折弯片断裂仿真

采用Abaqus的XFEM功能对折弯片的断裂问题进行仿真,断裂区为转角处的过渡区域.转角处圆弧的半径影响裂纹的开裂时间.裂纹的扩展路径具有任意性,细化网格下裂纹扩展方向不稳定,会超出断裂区.1阶单元和1阶减缩积分单元的分析结果比较接近.通用静态分析比动态隐式分析效率更高一些.在端部压力的作用下,折弯片约在1 ms内开裂,8 ms完全断开.Cohesive element算法的裂纹路径较LEFM方法更平滑一些.     

孔边角疲劳裂纹的扩展仿真及分析

给出了一种利用有限元技术模拟周期性张力载荷作用下孔边角裂纹扩展过程的方法。首先利用一系列点定义裂纹前沿，据此形成包含奇异单元的二维有限元网格，再扩展为三维网格．然后利用有限元法进行应力应变分析，最后使用Paris定律计算局部扩展增量．以此来更新裂纹的形状和尺寸。该方法还能够自动地重复执行扩展仿真。文中还对三个不同半径的四分之一椭圆形边角裂纹扩展过程进行了仿真和分析比较，以此来取得裂纹在扩展过程中的形状变化特征和不同方向上扩展的特征。     

基于XFEM和正交实验法的裂纹参数对扭杆强度影响的分析

为研究裂纹对扭杆安全运行的影响,采用扩展有限元法（eXtended Finite Element Method, XFEM）对其进行裂纹扩展分析,并结合正交实验法研究裂纹参数对扭杆强度的影响.结果表明：裂纹的长度对扭杆强度影响最大,裂纹的形状对扭杆强度影响最小.该数值分析方法可应用于扭杆的设计和检修中.     

XFEM在高压管道裂纹扩展计算中的应用

介绍XFEM的基本理论,针对常规有限元计算困难的三维裂纹,运用XFEM完成三维高压管道中的裂纹扩展计算.根据管道裂纹扩展的计算结果,总结得到管道裂纹扩展的规律,得到径向裂纹比轴向裂纹更严重的结论.     

圆柱形部件表面疲劳裂纹扩展仿真及分析

给出了一种利用有限元技术模拟周期性张力载荷作用下圆柱形部件内裂纹扩展过程的方法。首先利用一系列点定义裂纹前沿，据此形成包含奇异单元的二维有限元网格，再扩展为三维网格，然后利用有限元法进行应力应变分析，最后使用Paris定律计算局部扩展增量，以此来更新裂纹的形状和尺寸。该方法还能够自动地重复执行扩展仿真。文中还对具有不同半径比的椭圆形和具有不规则形状的初始裂纹的扩展过程进行了仿真和分析比较，以此来取得裂纹在扩展过程中的形状变化特征。     

ALOF——新一代三维疲劳裂纹扩展分析软件

针对当前亟需开发能分析和评估含缺陷工程结构及装备的专业商业软件的现况,基于成熟的扩展有限元法(eXtended Finite Element Method,XFEM)和自主研发的虚节点法(Virtual Node Method,VNM),推出具有完全自主知识产权的三维疲劳裂纹扩展分析软件ALOF(Analyses Laboratory of Fracture).介绍ALOF求解断裂问题的流程及其特点:可以方便地导入完整的CAD模型及多种形式的裂纹模型,可以自动生成疏密合理的二维和三维裂纹扩展分析网格;具有丰富的失效准则库;能自动分层加密裂尖区域网格;能全自动地进行裂纹扩展计算等.与同类软件相比,ALOF更简单、更精准、更高效和更专业.利用ALOF进行的3个实际工程案例表明,ALOF能准确、高效评估任意复杂缺陷体的剩余强度和疲劳寿命.     

CAE软件操作小百科(55)

1 Abaqus中的求解断裂失效应注意什么? 对于断裂问题的求解,一般有2种方法:一是基于经典断裂力学,二是基于损伤力学.对于损伤力学模型,若单元失效,则刚度不断减小,在一定的条件下可以造成完全失效,最后形成断裂带. 采用Abaqus对裂纹扩展进行仿真,可以使用的技术有debond、cohesive等.debond即节点松绑或称为节点释放,当满足一定的失效条件,如临界裂纹开裂位移准则(COD),节点释放即裂纹扩展.利用debond方法可以计算出围线积分,但是除虚拟裂纹闭合技术(VCCT)和低周疲劳判据外,不适用于三维问题.cohesive方法属于损伤力学模型,使用traction-separation准则模拟原子晶格的减聚力,有助于消除裂纹尖端的奇异性.另外,扩展有限元法也是求解不连续问题的有效数值方法,可以忽略结构内部细节,按照几何结构生成网格,并且在改进的形状函数中存在"单位分解"特性,可以保证算法的收敛.     

Abaqus/CAE高级实用技巧(续完)

1在Abaqus/CAE中如何定义欧拉区域进行CEL（Coupled Euler-Lagrange,耦合的欧拉-拉格朗日）分析？CEL方法是Abaqus中计算流固耦合的关键技术.CEL技术吸取欧拉网格和拉格朗日网格的优点,采用网格固定而材料可在网格中自由流动的方式,解决大位移问题中单元变形奇异的弊端.     

用有限元法计算电机磁场的网格自动剖分问题

本文介绍用有限元法计算电机磁场的网格自动剖分，即网格单元的自动形成，单元、节点的自动编号和节点坐标的自动计算。     

二维不可压缩Navier-Stokes方程的并行谱有限元法求解

针对不可压缩Navier-Stokes （N-S）方程求解过程中的有限元法存在计算网格量大、收敛速度慢的缺点,提出了基于面积坐标的三角网格剖分谱有限元法（TSFEM）并进一步给出了利用OpenMP对其并行化的方法。该算法结合谱方法和有限元法思想,选取具有无限光滑特性的指数函数取代传统有限元法中的多项式函数作为基函数,能够有效减少计算网格数量,提高算法的精度和收敛速度;利用面积坐标便于三角形单元计算的特点,选取三角单元作为计算单元,增强了适用性;在顶盖方腔驱动流问题上对该算法进行验证。实验结果表明,TSFEM较传统有限元法（FEM）无论是收敛速度还是计算效率都有了显著提高。