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要是奇异的。具体解释参见图3,利用前处理命令KSCONMai
Me
uPreprocessorMeshi
gSizeC
trlsCo
ce
tratKPsCreate,这个命令会给围绕关键点划分单元,这个命令特别适用分析断裂力学问题。它可以在裂纹尖端自动产生奇异单元。并且可以利用命令可以控制围绕裂纹尖端第一排单元的半径,和圆周方向上单元的
数量。
图4二维断裂问题的模型示例图4给出了利用KSCON产生的裂纹尖端奇异单元例。要尽量的利用模型的对称性。为了得到较好的结果,围绕裂纹尖端的第一行单元的半径至少是
裂纹半长的18。在圆周方向,推荐每隔30或44度放置一个等腰三角形。33计算应力强度因子
利用后处理中KCALC命令计算混合型应力强度因子KⅠ,KⅡ和KⅢ。Mai
Me
uGe
eralPostprocNodalCalcsStressI
tFactr。这个命令只能用于计算线弹性均匀各向同性材料的裂纹区域。为了使用KCALC必须按照以下步骤:
f1、定义裂纹尖端或裂纹前缘局部坐标系X轴一定要平行于裂纹面。(3D中垂直于裂纹前缘)并且y轴垂直于裂纹面。图2给出了示意。注意当使用KCALC命令时,坐标系必须是激活的
模型坐标系CSYS和结果坐标系RSYS。UtilityMe
uWorkPla
eLocalCoordi
ateSystemsCreateLocalCSAtSpecifiedLoc
2、定义沿着裂纹面的路径定义沿裂纹面的路径,应以裂纹尖端作为路径的第一点。对于半个裂纹模型而言,沿裂纹面需有两个附加点,这两个点都沿裂缝面;对于整体裂纹
模型,则应包括两个裂纹面,共需四个附加点,两个点沿一个裂纹面,其他两个点沿另一个裂纹面。命令:PATH,PPATH
GUI:Mai
Me
uGe
eralPostprocPathOperatio
sDefi
ePath3、计算应力强度因子
KCALC命令中的KPLAN域用于指定模型是平面应变或平面应力。除了薄板的分析,在裂纹尖端附近或其渐近位置,其应力一般是考虑为平面应变。KCSYM域用来指定半裂纹模型是否具有对称边界条件、反对称边界条件或是整体裂纹模型。4计算实例
本文采用平板作为计算实例,材料为线弹性,板的厚度为0003m,板长005m,板宽001m弹性模量:2E11Pa泊松比为03。
图5裂纹尖端的有限元网格
f图6模型的边界条件裂纹尖端采用pla
e183奇异单元,来划分裂纹尖端网格,如图5所示。图6给出了模型的边界条件:平板的两端承受1e7pa的拉应力。
图7裂纹尖端的等效应力云图
图8裂纹尖端的应力强度因子
f图7给出了裂纹尖端的等效应力云图,通过计算结果可知裂纹面的应力为低应力区,裂纹尖端存在应力集中。图8给出了裂纹强度因子的计算结果,这个结果与理论值相比满足误差要求。
5结论
通过以上分析和计算可以得到以r
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