ABAQUS培训案例之断裂专题案例6-XFEM二维齿轮裂纹扩展

图1模型

    大家好，通过前几篇案例的学习，相信大家基本掌握了裂纹及断裂的模拟方法。今天，继续跟大家分享齿轮齿根裂纹的扩展，使用的是XFEM方法，模型如图1所示。下面详解每个步骤的设置。

目标：学会XFEM方法的设置及应用。

几何模型：本案例由三个部分组成，一个是齿轮部分，采用导入网格inp形成，另一个为离散刚体，表示轴，还有一条线作为crack，后续设置XFEM裂纹使用。

材料：定义了线弹性材料steel，弹性模量200000MPa，泊松比0.3。在线弹性基础上增加等向强化塑性参数和最大主应力损伤准则及损伤演化准则，如图2所示，建立Homogeneous solid属性并赋予给gear部件，离散刚体和裂纹不需截面属性。

图2材料属性

分析步设置：创建generalstatic分析步，打开大变形，将增量步长改为0.01，最小增量步长1e-8，最大增量步数改为1000，并修改最大迭代次数I_A为15，场变量勾选STATUSXFEM选项。

图3 分析步设置

相互作用设置：在Interaction模块，建立默认的无摩擦接触属性，Special》creat裂纹，Type选择XFEM方法，如图4所示，指定接触属性。另外，建立带摩擦的接触属性，用于轴与齿轮内圈的接触，并建立相应接触对。

图4 裂纹XFEM设置

载荷及边界条件：代表轴的刚体参考点完全约束，在啮合的齿面5个节点coupling到一个参考点，并在参考点施加集中力，大1000N，方向参考局部坐标系。

图5 边界条件

网格划分模块：选用CPE4R单元类型，建立job，提交分析。求解后，图6是模型的应力分布云图！可以看到，载荷施加时，裂纹开始扩展，并失去承载能力。

图6 应力分布云图