表面裂纹仿真分析实例

    在Mechanical中可以进行断裂力学分析，插入裂纹。

    本文演示半椭圆表面裂纹的使用方法和分析实例。

    断裂力学仿真分析，裂纹附近区域可以分为：裂纹区，影响区，缓冲区。

(说明：分区只是示意，更重要的依据是该区域距离裂纹的远近以及其网格特点）

    Coordinate System：参考坐标系；

    Align with Face Normal：裂纹所在面的法向为半椭圆裂纹的短轴方向；

    Project to Nearest Surface：参考坐标系的原点到裂纹所在面的投影点即为半椭圆裂纹的中心点，由此可知，该中心点位于表面上；

    Major Radius：半椭圆裂纹的长轴；

    Minor Radius：半椭圆裂纹的短轴；

    Mesh Method：有Hex Dominant和Tetrahedrons可选；

    Front Element Size：裂纹前端的单元尺寸(当Mesh Method = Tetrahedrons)

    Largest Contour Radius：定义裂纹区大小；

    Crack Front Division：裂纹前端的分段数；

    Facture Affected Zone：影响区；

    Fracture Affected Zone Height：定义影响区大小；

    Circumferential Divisions：裂纹区环向分段数；

    Mesh Contours：裂纹区径向分段数；

    Solution Contours：默认为Mesh Contours，只接受小于或等于Mesh Contours，且小于99；

    Scale Factor：定义缓冲区大小，以裂纹长轴作为参考；

    Crack Front Nodes：创建裂纹前端节点集；

    Crack Faces Nodes：创建裂纹上表面和下表面节点集；

    Contact Pairs Nodes：创建接触面和目标面节点集；

    边界条件如下图所示。

    参考坐标系附近的拉应力为10MPa左右。

    定义表面裂纹。

    等效应力结果。

    应力强度因子。

    由于平板面较大，裂纹较浅，可以采用半无限体表面裂纹的计算公式。根据笔者前作《图文并茂！断裂力学重要知识汇总》。

1.03*0.6366*10*1.2533=8.218MPa.mm^0.5

仿真解为8.3MPa.mm^0.5

1.21*0.6366*10*1.2533=9.65MPa.mm^0.5

仿真解为9.27MPa.mm^0.5