新一代FRANC3D
微动疲劳与任意三维裂纹扩展分析
新一代FRANC3D（FRacture ANalysis Code for 3D）是FAC公司开发的新一代裂纹分析软件，用来计算微动疲劳裂纹萌生寿命（包括裂纹萌生位置和起裂方向）以及工程结构在任意复杂的几何形状、载荷条件和裂纹形态下的三维裂纹扩展轨迹和寿命。
FAC公司 (Fracture Analysis Consultants, Inc.)成立于1988年，起源于国际权威的断裂力学研究机构-康奈尔大学断裂工作组，与美国军方和政府组织长期进行项目合作研究和软件联合开发。FRANC3D是由FAC公司联合美国空军研究实验室（AFRL）、NASA马歇尔太空飞行中心、美国海军航空系统司令部(NAVAIR）及波音、普惠等公司开发的新一代裂纹分析软件，专用于任意三维裂纹扩展分析与损伤容限评估。
功能特点
具备参数化裂纹库
自适应网格重新划分技术
利用M-积分计算断裂力学参数
任意三维裂纹扩展分析
考虑各种残余应力
裂纹扩展寿命计算
内嵌NASGRO材料疲劳数据库
微动疲劳分析
FRANC3D的优势
- 简单直观的用户界面，具有三维模型显示窗口，采用对话框和向导式的操作方式；
- 采用有限元法来计算断裂力学参数，与ANSYS、ABAQUS、NASTRAN等有接口；
- 采用自适应网格重新划分技术，裂纹尖端网格划分模板使用奇异的楔形单元或退化的六面体单元（弹塑性材料），时刻保证裂纹尖端周围高质量的网格；
- 使用M积分计算KI、KII、KIII，可考虑温度、裂纹面牵引、接触和残余应力等多种附加因素的影响；
- 唯一能够同时计算各向异性材料中KI、KII、KIII的断裂力学软件；
- 可计算弹塑性J-积分；
- 可计算微动疲劳裂纹萌生寿命，具有多种经工程验证过的裂纹成核模型；
- 可计算疲劳、时间相关、疲劳-时间相关组合载荷作用下的三维裂纹扩展和寿命；
- 内嵌NASGRO材料疲劳数据库及NASGRO、DARWIN软件接口；
- 可以分析多重裂纹，并能够分析多工况和多载荷步；
- 内嵌Python二次开发接口，可用户自定义裂纹扩展模型、裂纹扩展方向判据及裂纹扩展速率公式。
工程应用
•设计优化
–评估不同设计方案的寿命，进行优化设计，提高寿命
•损伤容限设计
–对不可检结构给出最大允许初始损伤
–对可检结构给出检修周期
•工艺设计优化
–为加工工艺（如表面处理）的改进提供指导
•含缺陷结构的评估
–结构安全性和可靠性评估
–计算剩余寿命和剩余强度
•排故
–重现破坏过程，确定原因
•确定维修方案