Warning: Use of undefined constant HTTP_USER_AGENT - assumed 'HTTP_USER_AGENT' (this will throw an Error in a future version of PHP) in D:\phpstudy_pro\WWW\www.franc3d.com\wp-content\themes\cloudparallax-free\header.php on line 1
三维裂纹扩展计算_新一代FRANC3D
搜索

三维裂纹扩展计算

 

FRANC3D分三个步骤来预测三维裂纹扩展:

  • 计算裂纹前缘上每个节点的局部裂纹扩展方向,或称扭转角度;
  • 计算每个节点的局部裂纹扩展距离;
  • 对扩展之后的新裂纹前缘进行光顺化处理,以减少不必要的数值“噪音”,并将裂纹前缘外插到结构自由表面外。

新裂纹前缘预测示意图

 

扭转角度(Kink Angle)

局部扭转角度基于极坐标系中局部裂纹前缘的应力来计算,如下图所示,该应力由局部应力强度因子来确定。

极坐标系中的局部裂纹前缘应力

FRANC3D提供了五个选项来计算局部裂纹扩展的方向,或称扭转角度:

  1. 平面扩展:

扩展角度设置为0,强制平面扩展

  1. 最大张应力:

最大时的值作为裂纹扩展角度

  1. 最大剪应力:

最大时的值作为裂纹扩展角度

  1. 最大应力:

同时计算选项2和选项3,应力较大的选项将被使用

  1. 修正的最大应变能释放率:

最大时的值作为裂纹扩展角度

 

局部裂纹扩展距离

一般情况下,裂纹前缘上每个节点的扩展距离是不同的,FRANC3D使用裂纹扩展速率模型来计算裂纹扩展。用户有两个选项可供选择:

  • 指定位于应力强度因子中值(median)上的节点的扩展距离,所有其它节点的扩展距离通过适当缩放获得;
  • 指定载荷的循环次数,从疲劳裂纹扩展速率公式直接计算所有节点的扩展距离;
  • 指定载荷的持续时间,从时间相关裂纹扩展速率公式直接计算所有节点的扩展距离。

对于第一个选项,根据使用的裂纹扩展速率公式不同,每个节点的扩展距离的表达式分别为:

  • (Paris公式或Walker公式)
  • (NASGRO公式)
  • (用户自定义裂纹扩展速率公式)

对于第二个选项,每个节点的扩展距离相应的表达式分别为:

对于第三个选项,以幂指数形式的裂纹扩展速率公式为例,每个节点的扩展距离的表达式分别为:

FRANC3D也可以读入一系列的点,并把它们作为新的裂纹前缘点,因此,用户也可以使用外部程序或Excel来预测局部裂纹扩展距离。

如果用户具有自己的扩展速率模型,则可选择用户定义的扩展速率模型来计算每个节点的局部裂纹扩展距离。

 

裂纹前缘的光顺化

预测的裂纹前缘点是一系列的数值计算的结果,将这些点连线作为新裂纹前缘有时会出现振荡,甚至呈锯齿形,利用多项式曲线来拟合裂纹前缘可以消除这些振荡。

FRANC3D提供了多种拟合选项可供使用,用户可以选择使用一个多项式曲线来拟合裂纹前缘,也可以选择使用一系列的分段的多项式曲线来拟合,并可指定多项式的阶次。这些拟合选项包括:

  • 对扭转角度/外插进行多项式拟合
  • 对裂纹前缘节点进行固定阶次多项式拟合
  • 厄米闭合多项式拟合
  • 三次样条拟合
  • 动态多项式拟合
  • 部分光顺化/外插
  • 无光顺化或外插

使用部分光顺化对新裂纹前缘进行光顺化拟合

FRANC3D可以计算恒幅载荷、变幅载荷、随机载荷、瞬态载荷及时间相关载荷下的裂纹扩展,也可以计算准静态裂纹扩展,它提供了一个准静态裂纹扩展模型,该模型采用指数函数来计算每个节点的相对扩展大小。

另外,FRANC3D可以计算各向异性材料中的裂纹扩展,它采用一个各向异性裂纹扩展阻力模型,是基于六个方向主材料韧度的正交各向异性模型。

 

 

分类

在线客服x

客服
顶部 回到顶部