用户界面及工作流程

FRANC3D V7.0为FAC公司(Fracture Analysis Consultants, Inc.)开发的最新版断裂分析程序,它最初起源于康奈尔大学,现在已经发展成为在全球学术和工业领域被广泛使用的软件,用来分析复杂三维模型中的裂纹扩展、剩余寿命及微动疲劳。

FRANC3D V7.0采用流程向导的方式进行操作,且每一步均采用图形和对话框的用户界面,极大方便了用户的操作,具有良好的用户体验。这些向导包括:

  • 微动疲劳裂纹萌生分析向导
  • 裂纹引入向导
  • 裂纹扩展分析向导
  • 疲劳裂纹扩展寿命计算向导


裂纹引入向导

FRANC3D V7.0可以引入的裂纹类型包括:

  • 圆形/椭圆形裂纹(含埋藏型裂纹)
  • 单前缘穿透型裂纹
  • 双前缘穿透型裂纹
  • 长条形表面浅裂纹
  • 圆形环向裂纹(内环、外环)
  • 准椭圆形裂纹
  • 用户自定义任意形状裂纹
  • 椭球空腔(模拟气泡、夹渣等)
  • 多重裂纹
  • 从外部文件导入裂纹数据

FRANC3D V7.0增加了脚本命令的支持功能,能够完整记录用户的操作过程,形成命令流文件,读取该文件即可重现所有的操作过程,方便进行参数化研究,如不同尺寸的初始裂纹对裂纹扩展寿命的影响等。

FRANC3D V7.0采用有限元法来计算断裂力学参数和裂纹扩展寿命,其工作流程如下图所示:

1.    建立完整的有限元模型

分析人员使用有限元前处理工具创建不含裂纹的网格模型,一般情况下,将裂纹扩展区域定义成子模型,以提高计算的速度;

2.    引入裂纹

FRANC3D V7.0读取子模型、使用图形化的裂纹引入向导或借助Python语言以编码方式引入初始裂纹,对子模型进行网格重新划分,然后含有裂纹的子模型和剩余模型部分被重新整合;

3.    执行有限元计算

带有初始裂纹的网格自动提交给有限元软件进行计算,如:ABAQUS、ANSYS、NASTRAN等;

4.    裂纹扩展预测

FRANC3D V7.0自动读取应力分析结果计算所有裂纹前缘节点的应力强度因子,进行裂纹扩展分析,更新裂纹前缘位置,重新划分子模型网格;

5.    执行新的有限元计算

如果没有达到用户定义的分析结束条件,FRANC3D V7.0将提交一个新的有限元分析。上述循环过程不断重复,直到达到用户定义的限制条件或破坏条件,如SIF达到KIC。


FRANC3D V7.0的工作流程

FRANC3D V7.0可在FRANC3D界面中剖分子模型,并自动定义剖面上的节点集,无需在有限元软件中剖分子模型。7.0版提供了多个选项来剖分子模型,还可对剖分出的子模型进行局部修剪和调整,极大方便了用户的操作,也避免了误操作导致的后续问题的产生。

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2FRANC3D V7.0界面中直接剖分子模型

 

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