abaqus计算应力强因子.docx

重庆大学

课题：Abaqus计算裂纹应力强度因子
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计算裂纹应力强度因子
问题描述：以无限大平板含有一单边裂纹为例，裂纹长度为a=10mm，平板宽度h=30，弹性模量E=210000Pa，泊松比v=0.33，在远场受双向均布拉应力σ=100mm2。
使用Abaqus计算该问题：
进入part模块
建立平板part，平板的尺寸相对于裂纹足够大，本例尺寸为50x30（mm）；使用PartationFace:sketch工具，将part分隔成如图1形式

图1
进入property模块
建立弹性材料；截面选择平面问题的solid，homogeneous；赋予截面。
进入Assembly模块
实体的类型（instancetype）选择independent。
进入mesh模块
划分单元格如图2所示。

图2
进入interaction模块
指定裂纹special/creak/assignseam；生成裂纹crack1，special/crack/create；special/crack/edit，对两个裂纹进行应力奇异的设置。

进入step模块
在initial步之后建立static，general步；在output/historyoutputrequests/create/中创建输出变量。

进入load模块
定义位移和荷载边界，如图3所示。

图3
进入job模块，提交计算
Mises应力分布见图4，在.dat文件中（图5）查看应力强度因子。

图4

图5

计算解析解：
由公式F=1.12−0.23(a/h)+10.6(a/h)2−21.71(a/h)3+30.38(a/h)4
K=Fσ√πa
计算得解析解为k=1001
应力强度因子误差为0.09%

误差分析
改变板的长度，其他条件不变
当长度L=100时

误差为0.5%

当板长L=30

误差为3.2%

结论：当板长改变，板长无法体现无限大的情况，计算结果的误差会变大。