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ABAQUS计算J积分细节Abaqus 计算 J 积分,主要是指派裂纹及定义裂纹的方向,同时在 step 中的历程 输出变量中定义J积分。如下图所示:定义裂纹:2=1Edit Crack.SingularityI Cratfc front! (Pfrk&d)ICrack Tp/line; Satne as crsck front)Crack Extensior! DirpcziorCancel(1.0 GJ裂纹:定义一个尖端;另一方面指明裂纹的扩展方向(1.0,0.0),说白了就是X 轴的方向。-Normal to crack plane: - ;.L 0 q vectorsData_ jDn symmetry plan? (haIf-crack model);Type-:Co nto ui nte-grai omainr Geometri1Step 中输出裂纹参量:J 积分的理解:积分点123456J积分1.2581.4751.5071.5161.5201.525在 abaqus 中的 J 积分的理解:我个人觉得 J 积分表征塑形疲劳损伤的参量,可以 避开裂纹尖端塑形区域的不可计算的特性。同时 J 积分的计算数值与积分路径无 关。以下为六个计算数值:从以上图例可以看出 J 积分数值区域稳定。J积分次数疑问:为何计算多个积分点,是否最后的稳定数值就是需要计算的 J 积分数值? J 积分应该是数值,而不是多个不同的数值。我个人觉得最后的稳定数值应该是需要计算的积分数值。从 dat 文件到 inp 文件,找到积分区域。691.000U0. 0000701.00000. 0000711. 00000. 0000721. 00.MO?31. 00000, 0000741.0000C,帅帅931.00000. 0000941.000U0. 0000胴1.00000. 0000961.00000. 0000971.1)0000. 00009S1,00000, D000pickseted12 以及 pickseted13 都是节点 4,坐标如图所示,在 cad 模型中的位置如 箭头指向,即裂纹尖端。详细的需要看一下 abaqus 帮助文档,关于 J 积分的计算细节。积分点的个数的 意义我还没有搞清楚。对于应力强度因子K,表征裂纹尖端受力的一个参量,在裂纹尖端的应力场的一 定范围内,不同的节点计算数值大体是相同的。ft2试甲FP Utt走帘鏗近点的楼邑槪J叭.、r寵力存就ummit.m訐:St* 4 niK Ai / - 1 , 210-49)止严M3渔一,血琴)用直隈元和戍出应力 代人式 C曲h町求留应力黠理闵7-| 一船瓠廉0-0址恿哥坡蝉上料应力耳计界 沟服此列-、疋如厂 I站和式10-50;只代製线尖塔附近处(.r-t)雜齊徉离开 裂坯去端茹远SL应力强疫詡子不祠是常散冏吐*甩在隔製熨 面取不词的 5魯出应力.代X式(itr-50)器赳对壷的斤旌启,外推卿纵坐标勢上,时測封所遐求曲K:此山于X的计辱杜武只在趙近于零时才儈脚.庇皿矗聲(t 奂跚需妻冯极啣的弼格:阜加須:n客.即!&箱度悄到那啊口 计算应力强度因子:GRACE fiMI-CRACEFFCGT MI SE-T234HlTTPUT-ljCK-L -E-KI:竝3现4EdLd5峻gE2;-2.553-1.117-0.71331.5350HT3 DIR&riOJJ(DEfiJ::i. ?2J10. 23740.1J-330.122J froiri Ks:0. E1591.-1551. 481. 512K FACTORES7INATEEK1:阪-1K2:D. 151DlR&mON (DBG :-4.的刊ITZJ frxnm Ks: 1.SL9颈-0.54360-11311. 517ET从上图可以看出,计算应力强度应力的点与计算 J 积分的点是一致的。Abaqus 计算的应力强度因子为裂尖处的应力强度因子。下面我们利用有限元法 计算y=0处的应力强度因子,最后外推到裂尖处的应力强度因子。选取不同的半 径r值计算得到的应力强度因子如下表所示:R0.20.40.60.81.01.21.41.6K647557583575585586594600Abaqus 计算 J 积分注意事项:(1) 一、Interaction 模块1.1 预制裂纹(步骤:菜单/special/crack/assign seam)注意:并不是作裂纹分析都要定义seam,如果你的裂纹不是一条缝,而是一 个缺口,则不需要assign seam,直接走下一步(定义裂纹)就行。1.2 创建裂纹(步骤:菜单/special/crack/create, type: contour integral)一crack front: crack front是用来定义第一围线积分的区域,2D下我们可以 选择包围裂尖点的面,3D则选择包围裂尖线的面;另外还有一种定义crack front的方法,就是直接选择裂尖点(2D)或裂尖线3D),用这个方法定义 crack front不需要再定义下一步的crack tip/line,比较简便,两种方法算出的 结果没有明显的差别,其实只是影响积分路线的问题,但是J积分值是路径 无关的,看个人喜好吧crack tip/line:这个比较好理解就是裂尖点(2D)或线(3D),如果我们在 上一步中用方法二定义crack front,这一步就直接跳过了一crack extension direction (定义裂纹扩展方向):这里定义的其实是一个虚 拟的裂纹扩展方向,定义了这个参考方向后,我们才能通过输出的角度判断 裂纹扩展方向,可以通过两种方法:(1) q vector:输入一个方向,用来作为计算裂纹的扩展方向的参考方向; ( 2) normal to crack plane: crack plane 表示裂纹的对称面(当裂纹在一个平 面内时,可能需要分开定义多个裂纹),这种方法下我们只需定义裂纹面的 法线方向,通过(t表示裂纹尖端的切线),会在每个节点得出一个q方向;(3)注意:q的方向对输出的应力强度因子,J积分等都会有影响,一般情 况下, q 最好在裂纹平面内,且垂直于裂尖线的切线,否则算出的应力强度 因子,J积分值等等在不同围线积分中会差别较大。二、 step 模块定义好了裂纹相关参数后,我们需要返回step模块定义输出变量:步骤:菜单/output/history output requests/create,domain: crack,可以输出的值包 括: J-integral, Ct-integral, stress intensity factor, T-stressJ-integral :用于应变率无关材料的准静态分析过程,包括线弹性,非线性弹 性,弹塑性材料(单调加载工况)的静态分析o J-integral的优点是和积分路径无 关,从而可以避开尖端塑性区的影响。Ct-integral:用于蠕变分析(一般较少用到) 应力强度因子:(1) 只能用于分析线弹性材料,表示裂纹尖端的应力场强度;(2) 有三个应力强度因子K1,K2, K3,分别对应于张开型,滑开型和撕开型 裂纹的应力强度因子(3) 在输出应力强度因子时也会输出一个J-integral值,因为算法不同,这个值 和直接输出的 J-integral 会略有差异;(4)方向判断准则:Maximum tangential stress (在dat文件中输出的MTS值就 是通过这个准则算出的裂纹扩展方向),Maximum energy release rate (dat中用 MERR 表示),K2=0( dat 中的 K20)T-stress (表示裂纹尖端平行于裂纹面方向的应力
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