Lsdyna中裂纹模拟的几种办法

lojade

    我不是研究裂纹扩展的，前不久一个偶然的机会涉及到这一方面，查阅了一些资料。看到论坛中最近又不少人在问裂纹模拟的办法，先将我查阅的资料整理如下，希望对大家有帮助，请大家批评指正，加以完善。

1、*CONSTRAINED_TIED_NODES_FAILURE

   首先必须把单元间共节点的节点离散，可以采用ls-prepost或femp实现。然后在通过matlab或者其他语言编写小程序，对位于同一个位置的节点建立节点集，添加*CONSTRAINED_TIED_NODES_FAILURE关键字。采用此方法来实现裂纹模拟的缺点是前处理太麻烦。应用实例可参考白金泽《lsdyna3d基础理论与实例分析》。

2、mat_add_eroson

   关于这个关键字本版内有很多讨论，可以搜索一下。需要注意的是，在lsdyna 971R4之前的版本中，这个材料模型所带的失效模式均只适用于单点积分的二维和三维实体单元。但是在R4之后的版本中，这个关键字有了很大的改进：

     1、去除了单点积分的限制，同时还支持3维壳单元和厚壳单元中的type1和type2。

      2、可以定义初始损伤值，增加了几种损伤模型，具体可以参考lsdyna 971R5版的关键字。

3、带有失效的材料模型

    有些材料模型本身就带有失效的，可以定义单元的失效来模拟裂纹的拓展。如*MAT_PLASTIC_KINEMATIC等。如果某些材料模型不带失效模式，可以采用方法2，或者通过自定义材料本构来实现裂纹的模拟。

4、带有失效模型的接触或者用弹簧单元来模拟裂纹

    这个方法个人觉得有些牵强，但是在有些文献中也见过。在定义裂纹前必须已知可能出现裂纹的区域，通过带有失效模式的面对面的绑定接触CONTACT_TIED_SURFACE_TO_SURFACE_FAILURE或者用弹簧单元来模拟裂纹面。

5、采用特殊的材料模型
    某些材料模型如*MAT_120（*MAT_GURSON），*MAT_120_JC （*MAT_GURSON_JC），*MAT_120_RCDC（*MAT_GURSON_RCDC），还有一些damage模型，如*MAT_96（*MAT_BRITTLE_DAMAGE）等，用损伤值来代替裂纹，通过观察损伤云图来判断裂纹的扩展。

6、EFG 和XFEM Cohesive
    这两种方法是目前lsdyna重点发展的用来模拟裂纹扩展的方法。其中EFG方法适用于4节点积分的实体单元，XFEM只适用于2维平面应变单元和壳单元。这两种方法具体使用参考LS 971 R4 EFG User’sManual 和XFEM User’s Manual。

7、个人总结
    以下是个人总结，不一定对，仅供参考。

    1、用单元失效或节点失效来模拟裂纹，即采用本文中的方法1-3，其结果很大程度上依赖于单元的划分。网格必须画得很细，才能得到感官上的裂纹扩展。

    2、采用带有失效模型的接触或者用弹簧单元来模拟裂纹时，必须已知裂纹面产生的区域，因此这个方法只适用于某些特殊的场合。

    3、采用特殊的材料模型来模拟裂纹时，对单元的要求没有方法1-3中那么高。其缺点是参数的设置比较复杂，目前文献中很难查到有关于这个模型的材料参数。文献《Identification of Gurson–Tvergaard material model parameters viaKalman filteringtechnique. I. Theory》研究了这个模型中各个参数对结果的影响，在设置参数时可供参考。

    4、推荐采用EFG和XFEM Cohesive，这两种方法应该代表着裂纹模拟的发展方向。目前这两种方法有了很大的改进，但是仍不够完善，且对单元的支持有限。

        5、lsdyna中的裂纹扩展都得不到裂纹前端的应力强度因子，个人认为用Franc3d来做裂纹扩展要方便得多。

endeavor005

谢谢LZ，如果能给出具体实例，特别是K文件就好了

lojade

关于用LS-PrePost来定义*CONSTRAINED_TIED_NODES_FAILURE的操作步骤：
1、从菜单栏进入FEM->Model and Part -> Creat Entity;或者从快键工具栏进入，如下图

2、弹出创建新的实体的窗口；
3、定义*CONSTRAINED_TIED_NODES_FAILURE，其操作步骤如下图。


这样比不用去离散节点，也不需要自编程序了，十分方便。

考拉客车

仔细看了一遍，感觉挺有帮助的，顶起来

xhemers

感谢！！！！！！！！！！！！

ahoux

楼主能对各种方法都给个实例吗（哪怕是最简单的）？从头开始太难了。

zenis

版主总结的挺全面,感觉使用prepost那个方法比较可行,虽然没试过.使用材料失效的方法一直没有做成功过.

pp

*CONSTRAINED_TIED_NODES_FAILURE 命令的添加现在在ls-prepost里面可以一键搞定，很方便了

lojade

4# ahoux EFG和xfem的算例在本版内可以搜到

lojade

6# pp 请兄弟指教

dashayu

太好了，正是我想干的东西，只是现在我还是门外汉，看的有点不太明白，先收藏了。

数不清的阳光

楼主强大，小弟学习了

低头走路

楼主的总结非常好，谢谢分享，受教了

zzjjyy_1982

赞一个！！

lsl1219

感谢楼主分享

muyushibeizi

楼主总结的第一种 是已知扩展路径的前提下进行的？还是未知路径？

ppp546

lojade 发表于 2011-6-24 16:16
关于用LS-PrePost来定义*CONSTRAINED_TIED_NODES_FAILURE的操作步骤：
1、从菜单栏进入FEM->Model and Part ...

请问EPPF里面填什么呢？

lojade

鼠标放在文本框上，会有提示：Enter Plastic Strain at Failure  塑性失效应变

xhemers

总结得非常之好！！！！！！！！！！！！！

captainsimon

下载了 学习下