2017年6月20日 周二

1、首先把2dedgecrack的模型改简单了一点,取出中间的杂质,只剩下一块矩形板
稍微列举一下材料参数:

弹性:弹性模量:1;柏松比:0.33
损伤:Maxps:0.001;Tolerance:0.05
损伤扩展:Fracture Energy:50

在达到0.001Mpa时,模型开始开裂
Screenshot from 2017-06-20 15-08-12.png

始终存在应力释放,使得裂纹尖端的应力保持在0.001Mpa左右
Screenshot from 2017-06-20 15-10-18.png

最终到达全部裂开的结果
Screenshot from 2017-06-20 15-12-54.png

2、观察对比之前的2D indentation XFEM模拟,出现的状况是裂纹在扩展了一到两格后,裂纹尖端网格的应力早就超过了裂纹萌生所需的应力MAXPS的值,后续立即出现了不收敛的报错。

并且在将上面的2d边缘开裂的模型材料换成BK7以后,还是出现,无法继续开裂、不收敛报错的问题。如下图,在66~69Mpa时才刚刚开裂,计算到下一步时后续裂纹扩展的过程已经被判断为不收敛了。怀疑的原因时开裂的能量和应力之间没有办法平衡,导致出错,这个观点网上也有提到,具体的问题,肯定时出在了VCCT部分

Screenshot from 2017-06-20 15-24-54Screenshot from 2017-06-20 15-24-58

3、将裂纹的接触属性(Crack-interaction property)的VCCT裂纹扩展判据改成材料参数中的Damage Evolution参数(见1)以后,模型开裂成功,确认并非是材料参数的问题,而是VCCT内参数的问题,具体参数如下:

BK7
弹性:弹性模量:85000;柏松比:0.203
塑性:屈服强度:3500,塑性形变:0;4500,1.2;5500,2.4
损伤:Maxps:48;Tolerance:0.05

Crack-interaction property:VCCT:Mode I/II/III:0.0074832;Exponent n:1

Screenshot from 2017-06-20 15-37-27

更改后,和例程一样设置Fracture Energy为50,结果如下:

裂纹在48Mpa是立刻开始扩展
Screenshot from 2017-06-20 15-45-30.png

后续扩展过程,尖端始终保持着48Mpa左右
Screenshot from 2017-06-20 15-45-58.png

直至全部扩展完成
Screenshot from 2017-06-20 15-47-42.png

4、接下来解决,预设裂纹和非预设裂纹,是否会影响模拟结果:
无法验证,因为无裂纹没有办法造成应力集中。改成有缺角的模型试试。

先增加了一个小的三角形缺角,然后进行拉伸,一开始由于角太尖导致网格划分有问题,后来改为0.05的圆角后划分没有问题,但是在粗网格下扩展很快出现了不收敛,后来继续细分网格以后,终于能够收敛,并且裂纹扩展了很长一段距离。

Screenshot from 2017-06-20 16-22-52Screenshot from 2017-06-20 16-22-11

由此可见,网格划分和裂纹扩展有关系,越是规整的越容易扩展和收敛
另外,不预设裂纹和预设一样,不影响裂纹扩展过程。

5、明天开始做刻划2d模拟

 

 

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