基于有限元的双轴载荷状态下自动裂纹扩展分析

《基于有限元的双轴载荷状态下自动裂纹扩展分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第42卷第2期2012年3月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．42No．2Mar．2012基于有限元的双轴载荷状态下自动裂纹扩展分析张志贤，王生楠，詹福宇(西北工业大学航空学院，陕西西安710072)摘要：利用Python脚本语言对Abaqus进行了二次开发，预测双轴栽荷状态下裂纹扩展轨迹。对双轴载荷下中心带孔板的裂纹扩展进行了模拟，并与FRANC2D得到的计算结果进行比较。结果表明利用二次开发程序计算得到的裂纹扩展轨迹及其断裂参数与FRANC2D得到的结果基本一致，计算结果是可靠的；利用二次开发程序对双轴

2、载荷状态下的进行裂纹扩展分析能够有效减少计算时闻，提高计算效率。关键词：裂纹扩展；双轴栽荷；Abaqus二次开发；复合型裂纹；有限元中图分类号：V215．6文献标识码：A文章编号：1671．654X(2012)02．0065．04AnalysisofAutomaticCrackPropagationUnderBiaxialLoadingCondition。BasedonFilliteElementMethodZHANGZhi-xian，WANGSheng—nan，ZHANFu—yu(ShoolofAeronautics，NorthwesternPoly

3、technicalUn泌rsity，Xi’an710072，China)Abstract：ThispaperusesP)rmonscriptinglanguageforsecond—developmentofAbaqustopredictcrackpropagationpathunderbiaxialloadingcondition．Thecrackpropagationofplanewithacenterholeunderbiaxialloadingconditionisanalyzedusingthesecond·developmentprogra

4、mandtheresultsarecomparedwiththoseobtainedbyFRANC2D．TheconclusionisthattheresultsbasedonAbaqussecond—develop—mentarebasicallyagreedwiththosebyFRANC2D，whichshowsthattheresultsbythesecondary—devel—opmentprogramarereliable．Usingtheprogramtoanalyzethecrackpropagationunderbiaxialload

5、ingconditioncaneffectivelyreducethecomputationtime，improvecalculationefficiency．Keywords：crackpropagation；biaxialloading；second-·developmentofAbaqus；mixed--modecrack；FEM引言随着现代工业技术的日益发展。实际工程结构的载荷状态越来越复杂，很多结构是在复杂的多轴载荷状态下工作的。多轴应力状态下的裂纹往往表现为复合型裂纹。复合型裂纹扩展与单纯张开型裂纹扩展的主要不同之点在于其裂纹扩展方向一般不

6、是沿着原来的裂纹方向，而是与原来的扩展方向成某一角度进行扩展的。因此对复合型裂纹的研究，主要包括以下两方面：～是确定裂纹开裂角，二是开裂时的临界状态。目前采用较多的复合型断裂准则⋯有：1)最大周向应力准则；2)最大能释放率准则；3)应变能密度准则。目前国内外常用的裂纹扩展分析软件主要有：康奈尔大学开发的FRANC2D、FRANC2D／L、FRANC3D；英国Zentech公司开发的Zencrack。其中FRANC2D和FRANC2D／L主要用来做平面内的裂纹扩展分析，但其限制节点而且建模不方便，难于用于分析复杂结构。Zencrack、FRANC3D则主

7、要针对i维实体结构中的裂纹扩展分析，对平面内的裂纹扩展不适用。大型有限元分析软件Abaqus具有良好的用户界面，能够方便地建立各种复杂模型，但目前Abaqus只能计算裂纹尖端的应力强度因子及其裂纹开裂角(基于最大轴向应力准则、最大能量释放率准则或KⅡ准则)，尚不具备裂纹自动扩展功能。本文采用Python脚本语言对Abaqus进行二次开发来实现复杂载荷状态下裂纹的自动扩展分析，能够预测裂纹扩展轨迹并输出整个扩展过程中的I型和Ⅱ型应力强度因子及其对应裂纹开裂角。1Abaqus中的复合型裂纹断裂准则Abaqus是目前国际上先进的有限元分析软件，具收稿日期：2

8、01l—10一17修订日期：2012—03—07基金项目：西北工业大学基础研究基金项目资助(J