半椭圆形裂纹有限元分析入门

半椭圆形裂纹【Semi Elliptical Crack】是平面裂纹，利用几何参数定义半椭圆形裂纹形状和裂纹前端，利用单一坐标即可定义该裂纹，通常坐标系Y轴为该裂纹平面的法向，而X轴为裂纹的扩展方向。

1.创建半椭圆形裂纹断裂网格步骤

1）在导航树上选择【Model】。

2）插入【Fracture】，右键单击【Model】→【Insert】→【Fracture】，或在工具栏单击【Frac-ture】插入。每个【Model】下只能插入一个【Fracture】。

3）插入裂纹，右键单击【Fracture】→【Insert】→【Semi EllipticalCrack】，或在工具栏单击【Semi Elliptical Crack】插入。

4）选择要创建裂纹的几何模型，并对裂纹体设置；裂纹的创建只能在同一个体上。

5）产生断裂网格，在导航树上右键单击【Fracture】或【Semi Elliptical Crack】，单击【Generate All Crack Meshes】。

2.半椭圆形裂纹网格设置

单击【Fracture】→【Semi Elliptical Crack】，出现半椭圆形裂纹网格的具体设置，如图12-5所示。

图12-5 半椭圆形裂纹网格设置及网格

（1）作用域【Scope】

①裂纹类型【Source】，解析裂纹【Analytical Crack】，只读形式。

②几何域【Scoping method】，手动选择几何方式。

③选择几何【Geometry】，只能选择一个几何体。

（2）定义【Definition】

①坐标系【Coordinate System】，默认为系统坐标系，用来指定裂纹的位置和方向，Y轴为裂纹平面法线方向，也可采用自定义坐标系。

②结合面法向【Align with Face Normal】，用来产生与坐标系统结合一致的面法向的裂纹网格，该坐标系显示在Crack下，可选择Yes或No。(www.xing528.com)

③投射到最近表面【Project to Nearest Surface】，该项用来定义通过投影指定的坐标系投射到最近的面而形成的裂纹坐标系，可选择Yes或No。

④裂纹形状【Crack Shape】，裂纹形状只有半椭圆【Semi Elliptical】^一种。

⑤主半径【Major radius】，沿着Z轴指定裂纹形状尺寸，即裂纹的宽度。

⑥次半径【Minor Radius】，沿着X轴指定裂纹形状尺寸，即裂纹的深度。

⑦网格方法【Mesh Method】，四面体或四边形【Tetrahedron】，六面体主导【Hex Dominant】。

⑧最大的轮廓半径【Largest Contour Radius】，指定裂纹形状轮廓的最大半径。

⑨裂纹前端等分【Crack Front Divisions】，指定裂纹前端的等分数目，该数值须大于3，默认为15。

⑩断裂影响区域【Fracture Affected Zone】，包含裂纹的区域，由程序控制和手动设置断裂影响区域高度，如图12-6所示。

图12-6 断裂影响区域

(11)断裂影响区域高【Fracture Affected Zone Height】，该值可由断裂影响区域控制设置。

(12)圆周等分【Circumferential Divisions】，指定裂纹形状的圆周等分数目，该值大小必须大于8。

(13)网格轮廓【Mesh Contours】，指定裂纹形状的网格轮廓数目，默认为6。

(14)求解轮廓【Solution Contours】，指定预计断裂结果参数的网格轮廓数目，该值大小必须小于等于网格轮廓数目，但不能大于99。

(15)抑制【Suppressed】，默认不抑制。

（3）缓冲区比例因子【Buffer Zone Scale Factors】 在X、Y、Z方向上控制缓冲区域，以及断裂影响区域的尺寸。默认为2，范围为2～50。

（4）创建名称选择【Named Selections Creation】 当断裂网格产生时裂纹前端节点【Crack Front Nodes】名称选择自动创建。也可开启【Crack Face Nodes】和【Contact Pairs Nodes】。