xfem模拟空心圆柱裂纹

rosepianist · 发表于 2011-4-7 20:08:52

一直在研究xfem法做裂纹扩展，最近终于有了点结果。
这个是变形前，我在中间插了个初始裂纹区域。

这个是裂纹扩展，至完全断裂后。

具体设置见inp文件：

puppy0202 · 发表于 2012-5-21 08:34:22

zsq-w 发表于 2012-5-19 15:23
我主要做复合材料响应的，断裂方面我的打酱油的。术业有专攻，我倒是一直在期待你给大家出了扫盲贴... ...

随便写点也能写。。问题是很多公式和图片编辑起来太麻烦啊。。。我尽力，争取做点贡献

rosepianist · 发表于 2011-4-7 20:26:49

感觉xfem最大的困难在参数设置和网格划分上。我之前就一直卡在G参数该怎么算这个问题上，其实这个应该使用试验来确定的，但是如果能够找到应力-位移曲线，也是可以大体估算出来的，把应力-位移所围成的曲线面积算一下，就是G了。
这个是我理解的，不知道是否正确，请前辈指教啊~

zsq-w · 发表于 2011-4-9 13:21:40

感觉xfem最大的困难在参数设置和网格划分上。我之前就一直卡在G参数该怎么算这个问题上，其实这个应该使用试验来确定的，但是如果能够找到应力-位移曲线。
rosepianist 发表于 2011-4-7 20:26

确定参数G的实验，国内还不多，难做不说，精度还难以把握。我看很多用这个参数的时候，还是查文献。

liuxb · 发表于 2011-4-9 17:56:17

这个我一直有个想法既然J和G在线弹性里是等效的，而应以强度因子k与G也存在一定的联系那么能不能用J或K 转化为G呢？XFEM是无法计算K的是不是可以将计算输出的G进行变化为K呢？

rosepianist · 发表于 2011-4-9 19:28:09

5# liuxb
那么如何计算输出G呢？

dongsheng01 · 发表于 2011-4-9 19:46:49

6# rosepianist J-integral，和stress intensity factor可以直接输出来，只不过不知道你的一些参数是如何设置的，如max principal stress,nomal mode fracture enegry.是通过文献查到的吗？

rosepianist · 发表于 2011-4-9 20:25:14

7# dongsheng01
恩，这个输出的J是与样品几何参数相关的。我试过5楼的方法，但是就不太可行，因为我不知道施加多大的外力裂纹刚好完全开裂，G是一个材料参数啊，这要一点一点试才行。
我通过文献找到了几个参数，如图

G就是这个围成的面积，我自己估算的。。。。。应该不是很准，但是xfem可以算，说明至少数量级是对滴。。我最近在想，要不要做个试验，测测看。。。。

suss2009 · 发表于 2011-4-13 11:22:01

看了楼主的例子，深感强大！但我有一个问题想问：为什么模型拉断了之后还会有应力呢？？？

rosepianist · 发表于 2011-4-13 19:52:05

9# suss2009
。。。这个问题我解释不了。。。。。我觉得。。。那个应该是拉断时裂纹面所受到的的应力。

zsq-w · 发表于 2011-4-13 19:56:38

应该是有应力的。这就类似于小球撞击地面反弹起来之后，球内还有应力，而且应力波还在震荡。

rosepianist · 发表于 2011-4-13 20:09:39

11# zsq-w
我待会儿试一下100s之后的结果。100s之后应该就木有了吧。。。。

zsq-w · 发表于 2011-4-13 21:07:08

本帖最后由 zsq-w 于 2011-4-14 07:52 编辑

断裂发生时，裂纹尖端的奇异应力场和断裂出的原子作用发生突变，在断裂面产生了急剧的应力释放，产生应力震荡。应力场是衰减的，100s之后肯定快衰减到0了。

yangxunfeng1024 · 发表于 2011-4-28 07:49:07

对于楼主给出的S-D曲线有点小的想法，纵轴的单位应该是Mpa还是Gpa呀，Mpa是不是有点小？

rosepianist · 发表于 2011-5-2 08:26:29

15# yangxunfeng1024
这个。。。。。这是谋篇论文上的图，我木有做实验，所以具体值也不太清楚啊。你那里有石膏的具体断裂物理参数么？我急需啊。。。

范学领 · 发表于 2011-5-2 14:50:07

感觉xfem最大的困难在参数设置和网格划分上。我之前就一直卡在G参数该怎么算这个问题上，其实这个应该使用试验来确定的，但是如果能够找到应力-位移曲线，也是可以大体估算出来的，把应力-位移所围成的曲线面积算一下 ...
rosepianist 发表于 2011-4-7 20:26

应力-位移曲线下的面积只是外力使初始长度为a的裂纹达到临界扩展状态时所做的功，该曲线围成的面积并不是断裂韧性吧。

断裂韧性必须通过实验确定，在得到载荷位移曲线后，

（1）可以根据裂纹扩展所对应的临界载荷（位移加载）或临界位移（位移加载）计算得到。比如DCB实验，
施加载荷边界条件P时，断裂韧性Gc=12*Pcr**2*a**2/(E*h**3) ；
施加载位移边界条件U时，断裂韧性Gc=3*Ucr**2*E*h**3/(4*a**4) ；

（2）也可以根据载荷位移曲线所包围的面积粗略得到断裂韧性，不过要做两个不同裂纹长度的实验。

如果按照你的方法，根据应力位移曲线下所包围的面积计算断裂韧性，那么纵坐标约为3MPa，横坐标约为0.6。那么所得到的断裂韧性接近1000J*/m**2，对于石膏脆性材料而言是不是太大了。

另外，xfem能够计算裂纹扩展并不代表所选择的参数数量级就一定是对的。

rosepianist · 发表于 2011-5-3 07:51:55

17# 范学领
呃，我也觉得这个计算方法不对，谢谢你的提醒啊。
不过最近得到了一个石膏板的参数，

分项	数值
x方向弹性模量（N/m2）	641700000.00
y方向弹性模量（N/m2）	1124700000.00

剪切模量G（N/m2）	1097100000.00
泊松比v12	0.37
泊松比v13	0.23

断裂强度（N/m2）	660000.00

rosepianist · 发表于 2011-5-3 07:57:35

17# 范学领

是从这个文献里面找到的。
但是这个里面只有两个方向的E和u，你还晓得怎么算第三个方向的么？或者是只能做实验得到。。。

neversay · 发表于 2011-5-4 19:57:20

有没有做真三维裂纹扩展的饿？

liunianjlu · 发表于 2012-5-18 14:01:52

非常感谢啊！

puppy0202 · 发表于 2012-5-18 21:15:15

zsq-w 发表于 2011-4-9 13:21
确定参数G的实验，国内还不多，难做不说，精度还难以把握。我看很多用这个参数的时候，还是查文献。 ...

G莫非是断裂能？

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[断裂与失效] xfem模拟空心圆柱裂纹

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