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断裂失效分析（三）

文摘 2024-10-22 07:09 安徽

接着断裂失效分析（二），对于张开型（I型）裂纹有公式，

这里讨论下张开型（I型）裂纹的应力强度因子KI在Workbench中如何分析计算。

1、2D无限大平板模型

如上图模型，对于a<<b的无限大平板，当裂纹位于半无限板边缘（边缘裂纹）时，有Y=1.12。模型选择2D模型，直裂纹长度a=5mm，b=100mm，总长200mm，两侧受到的均匀应力为10MPa。则理论上的应力强度因子KI=44.4MPa(mm)^0.5。

2、模型处理及加载

创建静力分析系统，材料采用默认的材料。

1）创建裂纹尖端的局部坐标系。

2）网格划分

这里加密裂缝周边网格，采用Sphere of Influence，原点选择上面的局部坐标系。

整体采用三角形网格，因为三角形单元能够更好地适应复杂的几何形状，特别是在断裂尖端或裂纹路径附近的网格生成；在裂纹尖端区域，三角形单元可以方便地进行网格局部细化，提高分析的精度。

3）创建Named selections

选择靠近内侧的裂纹尖端，创建crack；右键crack创建节点集合。

4）创建Fracture模块

右键model，创建断裂（Fracture）模块。

右键Fracture，插入Pre-Meshed Crack。

Pre-Meshed Crack选择上述创建的节点集合Selection。

5）载荷及边界条件

平板一端固定支撑，一端施加10MPa的拉应力。

3、求解及分析

其余按默认设置分析计算。结果可插入Fracture Tool。

KI实际计算值为36.4Mpa，与理论值有差异。实际测试，不同裂纹段的网格尺寸对结果影响较大。

个人学习、工作经验记录和分享。如果对您有帮助，感谢帮忙关注、转发和宣传。

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