裂纹应力
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扩展有限元（XFEM）二维裂纹能量释放率、三维裂纹应力强度因子、裂纹疲劳扩展计算
基于ABAQUS，采用扩展有限元方法，计算二维裂纹能量释放率、三维裂纹应力强度因子，以及裂纹疲劳扩展速率等力学行为
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ABAQUS 裂纹专题篇--XFEM 求裂尖应力强度因子
扩展有限元求裂纹尖端应力强度因子较传统有限元有其独特的优势，本课程主要讲解两者不同，以及注意在利用该方法求裂纹尖端应力强度因子时该注意的种种事项
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裂纹应力的实例教程
通过ABAQUS计算二维穿透裂纹应力强度因子。理论值为396，有限元计算值为407，误差小于3%。
格里菲斯理论
为研究材料内部含有裂纹对材料强度有多大影响，上世纪20年代的格里菲斯首先研究了含裂纹的玻璃强度，并得出断裂能量的关系：
这就是著名的格里菲斯断裂判据，其中，G 为裂纹尖端能量释放率，γs 是表面自由能（材料每形成单位裂纹面积所需能量）。由此关系可得格里菲斯裂纹应力和裂纹尺寸关系：
式中，a为裂纹长度。若G>2γs，裂纹将扩展；若G<2γs，裂纹不会扩展；若G=2γs，为极限状态。又，若裂纹扩展，且dG/da>0，可以确定为失稳扩展；若裂纹扩展，且dG/da<0，则裂纹止裂。
2. 应力强度因子K
裂纹顶端区域弹性应力场强度因子的简称，是线弹性力学中反映裂纹顶端区域弹性应力场强弱的力学参数，以符号KI 表示。对裂纹顶端附近区域应力场的研究可知：靠近裂纹顶端的应力，在趋近于裂纹顶端处，其数值以某种方式趋向于无穷大，即具有奇异性。因此，不能用此处应力来衡量其强度。而KI 值能反映裂纹顶端区域弹性应力场的强度，它的数值大小与所受荷载的大小、裂纹尺寸及几何形状有关，格里菲斯裂纹的数学表达式为：
其中，σ 为应力，a 为裂纹长度，按裂纹扩展的三种形式有KI、KII、KIII，分别表示 I 型，II 型和 III 型裂纹的应力强度因子。其中，对于 I 性裂纹：
式中，E 为平面应力。
注：应力强度因子适用于裂纹尖端塑性区比 K 场区小几倍，也比裂纹长度小几倍，如韧性材料。
3. J积分
1968年由赖斯 (J．R．Rice) 提出。它反映裂纹顶端由于大范围屈服而产生的应力、应变集中程度。
展开 基于ANSYS的裂纹尖端应力强度
a 裂纹尖端应力强度KI研究的意义
b 裂纹尖端KI的计算方法
c 裂纹尖端应力奇异性处理
d ANSYS计算过程及结果
1、裂纹尖端断裂力学参数研究意义
v 随着现代高强材料和大型结构的广泛应用，一些按传统强度理论和常规方法设计、制造的产品，发生了不少重大断裂事故。 v20世纪50年代，美国北极星导弹固体燃料发动机发射时发生低应力脆断。 v1965年，英国某大型合成塔在水压试验时断裂成两段。 事故调查发现 →断裂起源于构件中裂纹
va 传统的强度理论
缺陷：传统强度理论并没有考虑材料中是否有缺陷，对有缺陷的材料，对其安全可靠性不能做出正确的判断。
b v工程中常见的几种裂纹
K反映了裂纹尖端应力场的强弱程度
c K断裂准则
为材料的断裂韧性
(1)确定含裂纹构件的临界载荷。G，a，KIC → Fc
(2) 确定裂纹的极限尺寸。G，F，KIC → a
(3) 确定带裂纹构件的安全性。
2、裂纹尖端KI的计算方法
解析法
f(a,w,…)为几何修正系数
缺陷：适用于几何简单的板类，杆类，梁类构件；对于较复杂得构件，无法得到正确的解析解 。
结论：
v验证了1/4节点处理裂纹尖端奇异性是可以的。 v
在数值法计算中，随着平板尺寸的增大，KI的值逐渐接近于解析值。
展开 通过ABAQUS，可以计算三维角裂纹的应力强度因子。本实例中对平板孔边的三维角裂纹进行了模拟。
seam及crack定义如下图：
网格如下图：
计算后的位移云图如下：
对裂尖进行放大观察：
本实例的难点在于孔边三维角裂纹的模型的建立，需要经过一系列的布尔操作（merge/cut）得到。
相应的应力强度因子可以在提交job计算完成后，到dat文件中找到。
详细的模型可参考附件。
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应力集中部位与淬火裂纹
所谓应力集中部位（stress raiser）就是淬火应力容易集中的部位。零件的表面粗糙度（例如刀纹）及切槽（notch）同淬火裂纹有很大关系。零件上尖锐的凸凹部位和打标记的痕迹都易使应力集中，从而诱发淬火裂纹。因此淬火零件的表面不容许有应力集中的部位。包括不要有刀纹，不要打标记，要把尖锐的梭角做成圆弧形，研究这些措施是很重要的。使粗刀纹达到锉刀加工那样的平滑程度也是必要的。但像抛光加工那样的镜面反而淬不硬。表面多少带点粗糙的零件,在淬火时淬火液的蒸汽膜不附着在它的上面，所以能顺利地淬硬。
展开 裂纹应力的问答
请问ANSYS计算裂纹应力强度因子用的是什么理论
请问ANSYS计算裂纹应力强度因子用的是什么理论 是位移相关技术吗？还是别的 求资料
菜鸟提问：msc 计算裂纹应力强度因子的提问？
msc软件里 哪些可以计算裂纹应力强度因子？ 听说marc可以，我也不知道 nastran patran 可以吗？？
刚接触这些东西，这么多软件把我搞的很晕！！！
高手指点下！！！
msc.fatigue应该也可以吧
请问蠕变试验中裂纹扩展，裂纹尖端的应力在扩展过程中如何继承？
请问蠕变试验中裂纹扩展，裂纹尖端的应力在扩展过程中如何继承？
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如图
6所示为裂纹扩展方向的确定，裂纹朝着最大切应力方向扩展。
图6：裂纹扩展方向
在计算裂纹扩展的每一个时间步，可使用网格自适应模块
Homard调整生成如图
7的加密网格。
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③当介质中同时有氨或胺存在时，应考虑氨或胺对材料均匀腐蚀速率的影响以及胺的应力腐蚀裂纹的影响。
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(3) 材料表面的氧化膜受到机械或化学外力的破坏形成小凹洼，应力腐蚀初始裂纹就由小凹洼的根部开始成长，这段期间应力的影响很小，腐蚀是主要的原动力，裂纹方向和主应力方向一致，与一般疲劳裂纹和主应力方向垂直的情况大不相同。
(4) 裂纹走向会在沿着晶粒边界或穿透晶粒中二选一，全看材料、环境、应力大小这三者的组合而定。
对于弹性二次幂律蠕变材料模型，裂纹尖端的应力和应变奇异性可以通过时间相关的加载参数来控制。对于长期载荷，C*积分参数可以是路径无关的，并且仅当带有裂纹的主体经历大范围稳态蠕变时才适用于裂纹。
问题描述
具有半圆表面缺陷的矩形块
该模型固定在块的一个面上。压力载荷施加在对面。
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当应力三轴度增大到T = 3(对应于裂纹尖端附近的应力状态)时，f /f0 ~ εeq曲线的差异更加显著，特别是当等效应变εeq较大时。对比图6(a)和图6(b)可以清楚地发现，不同局部晶体环境引起的局部应力三轴度的差异Tlocal大于不同孔隙尺寸引起的局部应力三轴度差异。当宏观应力三轴度增大到T = 3时，如图6(c)和6(d)所示，这种现象更加显著。
它的理论依据是：止裂条提供了另一条负载路径，使负载能绕过破坏的蒙皮由止裂条传递至其它结构，降低蒙皮上裂纹尖端的应力，裂纹因而不再继续延伸。
