利用模拟裂纹

1、利用模拟裂纹第一页，共23页。提纲提纲 背景及目的背景及目的 abaqus简介简介 abaqus中四种模拟裂纹技术的简介及实例中四种模拟裂纹技术的简介及实例 下一步计划下一步计划第二页，共23页。研究方向：CMAS对热障涂层失效的影响。CMAS主要是影响热障涂层应力和温度分布，从而影响热障涂层脱落速度。热障涂层脱落主要是由热障涂层中的裂纹状况决定。有限元是将实际情况和理论联系起来最有效的工具之一。通过对各种软件和技术的分析和实验找出适合于模拟通过对各种软件和技术的分析和实验找出适合于模拟热障涂层裂纹的软件和技术热障涂层裂纹的软件和技术目的：目的：背景及目的背景及目的 Chen X. Surfa

2、ce & Coatings Technology, 2006, 200: 3418-3427.第三页，共23页。 abaqus能提供从热障涂层建模到有限元计算这整个过程所需的软件支持 abaqus最擅长于动态非线性分析 abaqus操作简单，使用方便abaqus简介简介第四页，共23页。 理论理论 技术方法技术方法应用类型应用类型LEFMDamagedebondcohesive elementcollapse elementXFEM脆性断裂脆性断裂韧性断裂韧性断裂第五页，共23页。1.线弹性断裂力学（LEFM）2.基于牵引分离规则的损伤力学（damage base traction-s

3、eparation laws） 理论模型理论模型1.debond2.cohesive element3.collapes element4.XFEMabaqus 技术技术第六页，共23页。在分析步之在分析步之前设置前设置initial condition在分析步在分析步中设置中设置debond的的条件条件实现实现裂纹裂纹扩展扩展模拟模拟1. debond在在abaqus中的操作步骤：中的操作步骤：第七页，共23页。实例：实例：第八页，共23页。开裂前：开裂前： 开裂后：开裂后：结果：结果：第九页，共23页。 需预置裂纹和裂纹扩展路径 只适合于模拟脆性裂纹 能输出裂纹扩展时的能量释放率特点:第十

4、页，共23页。给给part设定设定cohesive属性属性断裂准则和厚断裂准则和厚度度2. Cohesive element实现实现裂纹裂纹模拟模拟建立一个建立一个连接两个连接两个部件的部件的part在在abaqus中的操作步骤：中的操作步骤：第十一页，共23页。实例：实例：第十二页，共23页。 开裂前： 开裂后：结果：结果：第十三页，共23页。 适合模拟脆性或韧性裂纹 能输出裂纹扩展时的能量释放率 不一定要设置预置裂纹 只能沿预定裂纹扩展路径扩展特点:第十四页，共23页。设置预制设置预制裂纹的扩裂纹的扩展方向，展方向，裂纹尖端裂纹尖端的奇异性的奇异性参数参数实现裂实现裂纹扩展纹扩展模拟模拟3

5、. Collapes element在在abaqus中的操作步骤：中的操作步骤：第十五页，共23页。实例：实例： 开裂前： 开裂后：第十六页，共23页。 参数设置复杂 需预置裂纹 裂纹可沿任意路径扩展 可模拟韧性或脆性裂纹 裂纹扩展距离有限特点:第十七页，共23页。设置断裂准则和预值裂纹模拟裂纹开裂和扩展4. XFEM在在abaqus中的操作步骤：中的操作步骤：第十八页，共23页。实例：实例：第十九页，共23页。结果：结果： 开裂前： 开裂后：第二十页，共23页。 不一定要设置预置裂纹 裂纹可沿任意路径扩展 不能输出裂纹扩展过程中的能量释放率特点:第二十一页，共23页。结论结论 由于热障涂层的裂纹大部分是脆性裂纹，研究中能量释放率是一个重要的参考指标，同时考虑操作过程难易情况，因此选择abaqus中的debond技术来模拟CMAS对热障涂层中裂纹的扩展