基于xfem的轴承裂纹扩展分析

针对轴承在工作中出现裂纹并发生扩展的现象，现利用abaqus中的扩展有限元方法xfem进行模拟，详细展示整个建模过程。

1 创建部件

分别创建轴承和预制的初始裂纹。轴承的内外圈和钢球要这个创建，后面进行装配。可以在abaqus中创建，也可从第三方软件建好导入。

2 创建材料

只需线弹性参数及损伤参数，这里选用最大主应力失效准则，单位是t mm s类型的。

材料只需赋给轴承部件，预制裂纹不需要赋予材料属性

3 创建装配体

将裂纹装配到轴承内圈的外表面，见图中红色 区域，本例为微米级的裂纹，因此很小。可根据需要改变裂纹尺寸和位置。

4 分析步

创建静力分析步，abaqus中xfem方法只能用于standard模块，不能用于explicit模块。

同时，最关键的一点，输出xfem相关场变量，如果这个没设置后面将看不到裂纹效果。

5 创建相互作用

这里进行裂纹的设置。

步骤为：special-crack-create-xfem

设置好xfem

并给球与内外圈分别创建接触

设置裂纹扩展

6 常规的设置模型的边界条件与载荷条件

7 划分网格

8 提交作业计算

结果展示

可看到模型的受力与变形情况

裂纹及扩展情况

中间黑线即为扩展的裂纹，可见裂纹由外表面从尖端逐渐往内表面扩展，然后扩展至外表面部分，直至断裂。

利用裂纹扩展断裂可对零件的强度设计提供参考。