基于ABAQUS的X80钢断裂失效行为模拟研究

abaqus 外侧钢筋断裂应变
在Abaqus中，外侧钢筋的断裂应变是指钢筋在受力作用下达到
破坏应变的情况。

钢筋的断裂应变通常是在材料拉伸过程中发生的，当钢筋受到的拉伸应力超过其承载能力时，就会发生断裂。

在Abaqus中，我们可以通过建立适当的材料模型和加载条件来模拟外
侧钢筋的断裂应变。

在进行有限元分析时，我们需要考虑外侧钢筋的材料特性、几
何形状以及受力情况。

首先，我们需要选择合适的钢筋材料模型，
比如弹塑性模型或者本构模型，来描述钢筋的应力-应变关系。

其次，我们需要考虑外侧钢筋的截面形状和尺寸，以及其在混凝土构件中
的具体位置和受力情况。

这些信息将有助于我们建立准确的有限元
模型。

在Abaqus中，我们可以通过定义合适的加载条件来模拟外侧钢
筋的受力情况，比如施加拉伸载荷或者模拟混凝土构件在受力过程
中的变形和裂缝扩展。

通过对外侧钢筋的受力情况进行分析，我们
可以得到钢筋的应力分布情况，进而确定钢筋的断裂应变。

除了单纯的应力-应变分析外，我们还可以考虑外侧钢筋在混凝
土构件中的变形和破坏情况。

通过综合考虑钢筋和混凝土的相互作用，可以更全面地理解外侧钢筋的断裂应变情况。

总之，在Abaqus中，我们可以通过建立准确的有限元模型，定义合适的材料模型和加载条件，来模拟外侧钢筋的断裂应变情况。

这将有助于工程师们更好地理解钢筋在混凝土构件中的受力行为，从而指导工程实践并提高结构的安全性和可靠性。

硕士学位论文论文题目X80管线钢的断裂失效分析与完整性评价学科专业化工过程机械作者姓名肖筠指导教师张巨伟教授2010年4月学校代码：10148学号：01200703080619密级：√无□加密学院机械工程学院入学时间2007年9月论文起止时间2008.10~2010.4答辩时间2010.6研究成果声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得辽宁石油化工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。

特此申明。

签名：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解辽宁石油化工大学有关保留、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的,复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后适用本授权书）。

签名：日期：导师签名：日期：X80管线钢的断裂失效分析与完整性评价摘要使用管道运输石油天然气是目前为止最经济、最安全的运输方式。

随着科学技术以及建设需求的不断发展，我国的管道运输领域得以迅速发展。

从2005年我国首条X80输气管线应用工程正式开工到X80管线钢在西气东输二线主干线中的使用，我国油气长输管道行业发展迅速。

因而，相关领域的技术需求也日益增加，特别是在管道缺陷方面。

对于某一管道缺陷是否需要处理、何时处理、怎样处理之类问题的研究日益突出，让X80管线钢管的断裂失效分析及完整性评价显得尤为重要。

本文对X80管线钢研究现状及发展趋势进行梳理和总结，对相关的资料进行系统整理并加以详细归纳和介绍。

以断裂力学为基础，利用Newman-Raju公式来计算含半椭圆型表面裂纹管道的应力强度因子。

X80高强管线钢的焊接性及其模拟仿真共3篇X80高强管线钢的焊接性及其模拟仿真1X80高强管线钢是目前建设大型海底油气管道的必备材料之一。

其高强度、优良的低温韧性和防腐能力，使得其在复杂海洋环境下能够长期稳定地运输油气。

而对于这样一种高强度钢材，其焊接质量的稳定性对于管道的运营安全至关重要。

因此，本文将探讨X80高强管线钢的焊接性及其模拟仿真。

首先，我们需要了解X80高强管线钢的化学成分。

X80钢的化学成分主要由C、Si、Mn、P、S以及其他微量元素组成。

其中C的含量较高（0.06%-0.08%），因此焊接时需特别注意焊接热输入，防止产生大量的夹杂物。

其次，我们需要了解X80高强管线钢的焊接工艺。

由于其高强度特性，传统的手动埋弧焊接（SMAW）难以满足其高质量的焊接要求。

因此，现在多采用熔覆焊（SAW）、气体保护焊（GMAW）等自动化焊接工艺。

但是，在实际的焊接过程中，仍需注意焊接电流、焊接速度、压力设定等参数，以保证焊缝的质量。

最后，我们需要了解X80高强管线钢的焊接质量评价方法。

一般对焊接后的钢管进行超声波检测、X射线检测等质量评价，其中焊缝夹杂物及气孔的检测较为重要。

同时，也可采用模拟仿真工具对焊接过程中产生的过热区域、焊接接头区域以及沉积金属区域等进行模拟分析，以评估管道的运营安全。

总结一下，对于X80高强管线钢的焊接，我们需要注意焊接参数的设定，避免产生焊缝质量问题。

同时，应采用多种质量评价方法，确保焊接质量的稳定。

此外，在焊接过程中，应注意管道的生产和运输过程中的防腐保护，以确保管道的运营寿命综上所述，X80高强管线钢的焊接需要注意焊接参数设定和质量评价方法的选用，以确保焊缝的质量稳定。

采用自动化焊接工艺，并注意管道的生产和运输保护，能够有效提高管道的运营寿命，为工业生产和人民生活提供优质的能源和物资保障X80高强管线钢的焊接性及其模拟仿真2X80高强管线钢的焊接性及其模拟仿真随着我国油气资源的不断增加，管道获得了飞速的发展。

仿真分析代文贺1，3，刘智勇2，3，王同军1（1.河北省特种设备监督检验研究院，河北 石家庄 050000；2.北京科技大学新材料技术研究院，北京 100083；3.国家市场监管重点实验室（钢制管子及管件安全评价），河北 石家庄 050000）摘要：现代社会建设过程中，大口径、耐高压管线钢的应用越来越广泛，因此确保管线钢具有较高的质量，可以推动现代社会向着更加良好的方向发展。

管线钢焊接及使用过程中，需要对管线钢各方面性能予以检测。

基于此，以断裂韧度为例，通过对相关理论基础进行介绍，进而详细对焊接热影响区多相组织X80试验钢断裂韧度仿真分析，以此明确X80管线钢焊接热影响区断裂韧度与贝氏体含量及贝氏体晶粒长度比之间的关联性。

关键词：焊接；热影响区；多相组织；断裂韧度；仿真分析Simulation Analysis of Fracture Toughness of X80Test Steel with Multiphase Structure in WeldingHeat Affected ZoneDai Wenhe1,3, Liu Zhiyong2,3, Wang Tongjun1(1� Hebei Special Equipment Supervision and Inspection Institute, Shijiazhuang 050000, China;2� Institute of Advanced Materials Technology, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China; 3.State Key Laboratory of Market Regulation (Safety Evaluation of SteelPipes and Fittings), Shijiazhuang, Hebei 050000, China)Abstract: In the process of modern society construction, the application of large-diameter and high-pressure-resistant pipeline steel is increasingly widespread� Ensuring high quality of pipeline steel is crucial for promoting the development of modern society in a positive direction� Therefore, it is necessary to conduct comprehensive performance testing on pipeline steel during welding and usage� Based on this, taking fracture toughness as an example, this paper provides a simple introduction to the relevant theoretical foundations and then conducts a detailed simulation analysis of fracture toughness of X80 experimental steel in the weld heat-affected zone with multiphase基金项目：国家市场监管重点实验室（钢制管子及管件安全评价）；国家市场监督管理总局科技计划项目“低温-氢-应力耦合作用下高强管道钢韧脆规律与组织增韧微观机制”（2021MK020）。

X80管线钢焊接接头断裂韧性试验研究
浦江;朱婷;孟不凡;赵建平
【期刊名称】《特种设备安全技术》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】采用单试样柔度法对X80管线钢及焊接接头进行了断裂韧性试验。

结果表明,X80管线钢焊缝、热影响区及母材每3组试样断裂韧度平均值分别为286.08MPa/m、282.02MPa/m、290.46MPa/m,该种焊接工艺下的焊接接头各区断裂韧性相差不大。

【总页数】5页(P54-57)
【作者】浦江;朱婷;孟不凡;赵建平
【作者单位】江苏省特种设备安全监督检验研究院;南京工业大学
【正文语种】中文
【中图分类】TG1
【相关文献】
1.高强度管线钢焊接接头不同缺口位置的断裂韧性研究
2.X70M管线钢焊接接头CTOD断裂韧性研究
3.X80管线钢焊接接头的硫化氢应力腐蚀试验研究
4.X80管线钢超音频脉冲TIG焊接头的组织和力学性能研究
5.湿H_(2)S环境下X80管线钢焊接接头应力腐蚀试验研究
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也许要暂别simwe一段时间了，在论坛获益良多，作为回报把自己这段时间在ABAQUS断裂方面的一些断断续续的心得整理如下，希望对打算研究断裂的新手有一点帮助，大牛请直接跳过。

本贴所有内容均为原创，转贴请注明，谢谢。

引言：我们知道从1914年Ingless和1921年Griffith提出断裂力学开始，一直到60年代都停留在线弹性断裂力学(LEFM)的层次。

后来由於发现在裂纹尖端进入塑性区后用LEF仍然无法解决stress singularity的问题。

1960年由Barenblatt 和Dugdale率先提出了nonlinear/plastic fracture mechnics的概念，在裂纹前端引入了plastic zone,这也就是我们现在用的cohesive fracture mechnics的前身。

当时这个概念还没引起学术界的轰动。

直到1966年Rice发现J-integral及随后发现在LEFM中J-integral是等于energy release rate的关系。

随后在工程中发现了越来越多的LEFM无法解释的问题。

cohesive fracture mechnics开始引起更多的关注。

在研究以混凝土为代表的quassi-brittle material时，cohesive fracture mechnics提供了非常好的结果，所以在70年代到90年代，cohesive fracture mechnics被大量应用于混凝土研究中。

目前比较常用的方法主要是fictitious crack approach和effective-elastic crack approach或是称为equivalent-elastic crack approach. 其中fictitious crack approach只考虑了Dugdale-Barenblatt energymechanism而effective-elastic crack approach只考虑了基於LEFM的Griffith-Irwinenergy dissipation mechanism，但作了一些修正。

abaqus 钢材断裂生死单元为使钢丝断丝后的断口能完整地暴露在空气中使用一段时间不生锈。

应使焊缝干燥，并且清洁其表面。

如果没有干燥和无污物，则应将螺栓拧紧。

然后用环氧树脂或砂纸打磨以除去锈蚀和划痕。

并涂上机油。

将表面处理好后焊接或用其他方法连接。

在焊接前，请确保所有焊接接头必须被清洁干净。

• 1.在操作中，避免振动和撞击，在焊接接头前，应检查是否有杂物，如果有，则需要进行处理；并且在焊接时防止与周围物体发生碰撞。

必须确保焊缝的质量，不允许有缺陷的未打磨和未填充的焊料残留物，当使用电火花工具时，应注意该工具的危险并且不允许使用电弧设备，因为它将导致电流的泄漏和着火；焊丝连接用钢丝线在连接两个端面之间进行。

应保持适当的张力。

• 2.焊缝接头的表面应光滑完整，无锈蚀；表面应光滑完整无划痕。

用砂纸打磨。

如果有划痕，请用砂纸去除并用砂纸打磨，直到光滑无划痕。

在焊接过程中应避免划伤（或磨伤）。

如果需要刮伤，必须先清除焊道上的污垢。

如果有未处理或未清除的污垢，则应用砂纸打磨干净；如果不光滑无划痕和其它形式的划痕，则应在焊接之前去除，然后焊接。

• 3.在焊接前必须保证焊缝的外观，不得出现有缺陷的区域；不得出现其他缺陷。

焊接接头应平整，不得有裂纹和不均匀的熔合线。

对于大的焊接接头，需要焊接前清除熔渣。

大跨度焊接接头是在两个接触面上焊接两个焊缝。

由于焊缝间隙不同所以两个接触面之间会有很大的间隙。

• 4.为了避免腐蚀和应力集中，焊条应具有适当的直径范围。

钢丝断丝和断口的表面清洁。

焊条应具有适当的直径范围，以避免应力集中和腐蚀。

焊条直径范围与焊缝宽度有关。

当焊缝直径范围较大时，焊条直径范围应适当减小。

焊条直径范围过小或过大会影响应力的分散，焊接时无法承受更大的力，从而导致焊接不牢固的情况。

因此，焊接前应该确保焊条直径范围在合适的范围内。

《基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件及应用》篇一一、引言随着科技的不断进步，工程领域对材料性能的精确模拟和预测提出了更高的要求。

裂纹扩展作为材料失效的重要形式之一，其仿真研究在工程领域具有极高的价值。

ABAQUS是一款广泛应用于工程仿真分析的大型有限元软件，其在裂纹扩展仿真方面具有显著的优势。

本文将介绍基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件的开发及应用，以期为相关领域的研究提供参考。

二、ABAQUS裂纹扩展仿真软件的开发1. 软件开发背景及目标ABAQUS裂纹扩展仿真软件的开发旨在为工程领域提供一种高效、准确的裂纹扩展仿真工具。

该软件可实现对各种材料裂纹扩展过程的精确模拟，为材料性能的预测和优化提供有力支持。

2. 软件架构及功能该软件基于ABAQUS平台进行开发，采用有限元方法对裂纹扩展过程进行模拟。

软件具备以下功能：（1）材料模型：提供多种材料模型，如弹性、塑性、蠕变等，以满足不同材料仿真需求。

（2）网格划分：支持自动网格划分和手动调整，确保仿真结果的准确性。

（3）边界条件：可设置多种边界条件，如位移、力等，以满足仿真需求。

（4）裂纹扩展模拟：采用扩展有限元法（XFEM）对裂纹扩展过程进行模拟，实现高精度、高效率的仿真分析。

（5）后处理：提供丰富的后处理功能，如应力、应变、裂纹扩展路径等结果的查看和输出。

三、ABAQUS裂纹扩展仿真软件的应用1. 航空航天领域在航空航天领域，该软件可对飞机、火箭等航空航天器的结构进行裂纹扩展仿真分析，为结构设计和优化提供有力支持。

同时，该软件还可对航空航天材料进行性能预测和评估，为材料的选择和改进提供依据。

2. 汽车制造领域在汽车制造领域，该软件可对汽车零部件的裂纹扩展过程进行仿真分析，为汽车的结构设计和安全性能评估提供支持。

此外，该软件还可用于汽车新材料的研究和开发，为汽车制造业的创新发展提供技术支持。

3. 土木工程领域在土木工程领域，该软件可对建筑、桥梁、隧道等结构的裂纹扩展过程进行仿真分析，为结构的安全性和耐久性评估提供依据。

《基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件及应用》篇一一、引言随着现代工程领域对材料性能要求的不断提高，裂纹扩展仿真技术成为了研究材料力学行为的重要手段。

ABAQUS是一款功能强大的工程仿真软件，广泛应用于各种复杂问题的模拟，包括裂纹扩展等。

本文旨在介绍基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件的开发背景、技术原理、软件特点及具体应用。

二、软件背景及技术原理1. 软件背景ABAQUS作为一款高级的有限元分析软件，拥有丰富的材料模型和广泛的工程应用。

基于其强大的计算能力和灵活的建模工具，裂纹扩展仿真软件得以开发，用于模拟和分析材料在受到外力作用时裂纹的扩展过程。

2. 技术原理该软件主要基于有限元法和断裂力学理论进行裂纹扩展仿真。

首先，通过建立三维有限元模型，将材料划分为多个小单元。

然后，根据断裂力学理论，设定材料的本构关系和断裂参数。

在外力作用下，软件根据材料特性和断裂参数模拟裂纹的萌生、扩展及止裂过程。

三、软件特点1. 丰富的材料模型：ABAQUS提供了丰富的材料模型，可满足不同材料的仿真需求。

2. 强大的计算能力：软件具备高效的计算能力，可快速完成裂纹扩展的仿真分析。

3. 灵活的建模工具：用户可根据实际需求灵活建立有限元模型，包括复杂的三维模型。

4. 准确的模拟结果：基于断裂力学理论，软件可准确模拟裂纹的萌生、扩展及止裂过程。

5. 友好的用户界面：软件具备友好的用户界面，方便用户进行操作和结果查看。

四、应用领域基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件广泛应用于以下领域：1. 航空航天：用于模拟飞机、火箭等航空航天器部件的裂纹扩展过程，为结构设计提供依据。

2. 汽车制造：用于分析汽车零部件的裂纹扩展行为，提高产品的安全性能。

3. 土木工程：用于模拟建筑结构、桥梁等工程结构的裂纹扩展过程，评估结构的耐久性和安全性。

4. 材料科学：用于研究不同材料的裂纹扩展特性，为新材料的设计和开发提供支持。

五、具体应用案例以某航空发动机部件为例，该部件在长期使用过程中可能出现裂纹扩展现象，严重影响发动机的性能和安全。

目录1.引言 (1)1.1 X80管线钢发展背景 (1)1.2 X80管线钢的研究现状 (2)1.2.1 X80管线钢的发展历史 (2)1.2.2 X80管线钢的成分、组织性能 (4)1.2.3 X80管线钢的焊接技术 (5)1.2.4 X80管线钢焊接热影响区组织 (6)2. X80管线钢的应力腐蚀断裂 (7)2.1 管线钢应力腐蚀破裂的特点 (7)2.2 管线钢应力腐蚀破裂的机理 (9)2.2.1 硫化氢应力腐蚀开裂机理 (9)2.2.2 IGSCC 破裂机理 (12)2.2.3 TGSCC 破裂机理 (13)3. X80 管线钢焊接接头的低温断裂 (14)3.1 管线钢的低温脆断韧性 (14)3.2 低温脆断韧性研究 (14)4.西气东输二线X80管线钢焊接失效性分析 (15)4.1 X80管线钢在西气东输二线中的应用 (15)4.2 X80管线钢焊接失效的原因分析 (15)4.2.1 宏观观察 (15)4.2.2 微观组织观察 (16)4.2.3 能谱分析 (16)4.2.4 扫描电镜分析 (17)4.2.5 金相显微组织观察 (18)4.2.6 综合分析 (19)5.总结 (19)1.引言1.1 X80管线钢发展背景随着全球能源结构的优化调整，石油天然气的需求增加，极大地促进了管线工程的发展，同时也推动了X80 管线钢的开发步伐，2002 年8 月，国家经贸委、中国石油天然气集团公司、中国钢铁协会等单位组织召开了“十五”国家重大技术装备研制和国产化会议，与会专家一致通过“大口径输气管线用X80 板材国产化及评价”课题的可行性论证，并报国家经贸委批准，正式列入“十五”国家重大技术装备研制和国产化项目。

2005 年 3 月26 日，宝钢应用高强度高韧性X80管线钢制成的管径为1016mm，壁厚为15.3mm 的螺旋缝埋弧焊钢管，在河北景县成功对接，首条X80 输气管线应用工程正式开工建设，标志着我国长输管线向高强度、高压力、大口径方向发展。

金属材料断裂行为的数值模拟与分析金属材料是很常用的工业材料，其中常见的有铁、铝、钛、镁等工业金属。

在制造中，金属材料的强度和韧性是很重要的性能指标，但是这些性能也是容易受到外部因素的影响，比如温度、应力等。

一旦超过了金属材料的极限，就有可能会出现金属材料的断裂行为。

为了预测金属材料的断裂行为，可以采用数值模拟的方法来进行分析。

金属材料的断裂行为是一个很复杂的过程，它涉及到物理学、化学、力学等多个领域的知识。

当金属材料受到外部力的作用时，会产生应力和应变。

如果应力超过了金属材料的强度极限，就会发生断裂。

在数值模拟中，需要对金属材料的断裂行为进行建模。

最简单的模型是线性弹性模型，这种模型下，金属材料的应力和应变是线性关系。

但是这种模型不能描述金属材料的非线性行为，因此在实际应用中很少使用。

现在常见的模型是粘塑性模型和损伤模型。

粘塑性模型是一种可以考虑金属材料的塑性行为的模型。

金属材料的塑性行为是指材料在受到外力时可以发生永久性形变的能力。

粘塑性模型可以考虑金属材料在塑性变形过程中的应变硬化和应力软化的特性。

但是这种模型不能考虑材料的损伤行为。

损伤模型是一种可以考虑金属材料损伤行为的模型。

金属材料在受到外力时，可能会发生微观裂缝或者微观变形，这会导致材料的强度和韧性等机械性能下降。

损伤模型可以考虑这种材料的细观结构变化，从而预测材料的机械性能下降。

数值模拟的方法需要将金属材料的断裂行为进行数值计算。

在计算中，需要考虑金属材料的材料属性，比如强度、韧性、塑性指数、损伤指数和变形硬化指数等。

此外，还需要考虑力学边界条件和外力作用方式等。

数值模拟还可以预测金属材料的疲劳寿命，即材料在受到循环应力作用时，会发生慢性疲劳损伤，在一定次数后会发生断裂。

这种疲劳寿命的预测可以通过数值模拟和实验方法来进行。

总之，数值模拟是预测金属材料断裂行为的一种有效手段。

通过数值计算，可以预测材料的断裂位置、裂纹扩展速度和最终的破坏形态等。

第３６卷　第４期 ２０２１年１２月 西　南　科　技　大　学　学　报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．４ Ｄｅｃ．２０２１　收稿日期：２０２１－０７－２５；修回日期：２０２１－０９－２６　基金项目：四川省科技计划重点研发项目（２０２０ＹＦＧ０１８３，２０２０ＪＤＴＤ００２１）　作者简介：第一作者，盛鹰（１９８２—），男，讲师，博士，研究方向为工程力学，Ｅ ｍａｉｌ：ｓｈｅｎｇｙｉｎｇ＠ｓｗｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ；通信作者，贾彬（１９７９—），男，教授，博士，研究方向为土木工程，Ｅ ｍａｉｌ：ｊｉａｂｉｎ＠ｓｗｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎＸ８０钢裂纹扩展与失效过程的多尺度模拟与实验验证盛　鹰１，２　贾　彬１，２　王汝恒１，２　钱家钰１　邓淞文１（１．西南科技大学土木工程与建筑学院　四川绵阳　６２１０１０；２．西南科技大学工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室　四川绵阳　６２１０１０）摘要：为研究带微缺陷的Ｘ８０钢的裂纹扩展与失效演化机制，首先在原子尺度建立了多组包含不同微观缺陷的Ｘ８０钢拉伸微观计算模型，获得了各条包含裂纹尖端演化微观信息的Ｔ－Ｓ曲线，根据Ｔ－Ｓ曲线上关键转折点对应的原子构型图，从原子尺度观察分析了Ｘ８０钢中不同微观缺陷扩展的现象和规律；然后在连续介质尺度建立了包含内聚力单元的单向拉伸ＣＴ试件有限元模型，将Ｔ－Ｓ曲线中反映出的材料核心微观特征引入内聚力模型中作多尺度分析，研究微观缺陷对材料宏观断裂参数的影响程度。

结果表明：Ｘ８０钢钝裂纹、空洞等微缺陷对微观模型裂纹尖端最大应力、微观模型强度的影响程度不同，钝裂纹的影响大于空洞的影响。

实验验证了多尺度数值模拟结果的可靠性。

关键词：Ｘ８０钢　微缺陷　Ｔ－Ｓ曲线　内聚力模型中图分类号：Ｏ３４１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１－８７５５（２０２１）０４－００４５－０９ＭｕｌｔｉｓｃａｌｅＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＶｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＣｒａｃｋＰｒｏｐａｇａｔｉｏｎａｎｄＦａｉｌｕｒｅＰｒｏｃｅｓｓｏｆＸ８０ＳｔｅｅｌＳＨＥＮＧＹｉｎｇ１，２，ＪＩＡＢｉｎ１，２，ＷＡＮＧＲｕｈｅｎｇ１，２，ＱＩＡＮＪｉａｙｕ１，ＤＥＮＧＳｏｎｇｗｅｎ１（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉａｎｙａｎｇ６２１０１０，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｉｃｈｕａｎＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｈｏｃｋａｎｄＶｉｂｒａｔｉｏｎｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉａｎｙａｎｇ６２１０１０，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＦｏｒｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｃｒａｃｋｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎａｎｄｆａｉｌｕｒｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＸ８０ｓｔｅｅｌｗｉｔｈｍｉｃｒｏ ｄｅｆｅｃｔｓ，ｓｅｖｅｒａｌｓｅｔｓｏｆｔｅｎｓｉｌｅｍｉｃｒｏｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓｏｆＸ８０ｓｔｅｅｌｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｉｃｒｏｄｅｆｅｃｔｓｗｅｒｅｆｉｒｓｔｌｙｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｔｔｈｅａｔｏｍｉｃｓｃａｌｅ，ａｎｄｅａｃｈＴ－Ｓｃｕｒｖｅｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｍｉｃｒｏｃｏｓｍｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｃｒａｃｋｔｉｐｅｖｏ ｌｕｔｉｏｎｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅａｔｏｍｉｃｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｔｈｅｋｅｙｔｕｒｎｉｎｇｐｏｉｎｔｏｎＴ－Ｓｃｕｒｖｅ，ｔｈｅｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎａｎｄｒｕｌｅｏｆｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｉｃｒｏｄｅｆｅｃｔｓｅｘｐａｎｓｉｏｎｉｎＸ８０ｓｔｅｅｌｗｅｒｅｏｂ ｓｅｒｖｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄａｔｔｈｅａｔｏｍｉｃｓｃａｌｅ．Ｔｈｅｎ，ａｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｕｎｉａｘｉａｌｔｅｎｓｉｌｅＣＴｓｐｅｃｉｍｅｎｗｉｔｈｃｏｈｅｓｉｖｅｆｏｒｃｅｅｌｅｍｅｎｔｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｔｃｏｎｔｉｎｕｕｍｓｃａｌｅ．ＴｈｅｋｅｙｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓｒｅｆｌｅｃｔｅｄｉｎＴ－Ｓｃｕｒｖｅｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｏｔｈｅｃｏｈｅｓｉｖｅｆｏｒｃｅｍｏｄｅｌｆｏｒｍｕｌｔｉ ｓｃａｌｅａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｉｃｒｏｄｅｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃｆｒａｃｔｕｒｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｓｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｂｌｕｎｔｃｒａｃｋａｎｄｖｏｉｄｏｎｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｔｒｅｓｓａｔｔｈｅｃｒａｃｋｔｉｐａｎｄｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｍｉｃｒｏｍｏｄｅｌａｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｂｌｕｎｔｃｒａｃｋｉｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｖｏｉｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｖｅｒｉｆｙｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｍｕｌｔｉ ｓｃａｌｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｘ８０ｓｔｅｅｌ；Ｍｉｃｒｏｄｅｆｅｃｔ；Ｔ－Ｓｃｕｒｖｅ；Ｃｏｈｅｓｉｖｅｚｏｎｅｍｏｄｅｌ. All Rights Reserved. 为满足长输油气管道向大口径、高压力发展的要求，针对高钢级管线钢的组织形态、力学性能、变形破坏机理等开展研究具有重要意义［１－３］。

abaqus裂纹模拟问题汇总关键字：crack，裂纹，断裂，coheive，某FEM这个问题不大好总结，比较复杂，我能想到什么就说些什么吧，这个任务已经托了很长时间了，抱歉！有新的想法我会更新。

求解断裂问题有两种方法（途径）：一种是基于经典断裂力学的模型；一种是基于损伤力学的模型。

俩者不是一个概念，断裂力学模型就是基于线弹性断裂力学及其基础上发展的弹塑性断裂力学等；损伤力学模型是指基于损伤力学发展而来的方法，单元在达到失效的条件后，刚度不断折减，并可能达到完全失效，最后形成断裂带。

这两个模型是为解决不同的问题而提出来的，当然他们所处理的问题也有交叉的地方。

除VCCT（虚拟裂纹闭合技术）和低周疲劳判据外，其他debond技术只能适用于二维模型，所以应用范围受到很大的限制。

VCCT是基于线弹性断裂力学的应变能释放率判据，适用于模拟脆性断裂扩展，且只能沿着事先确定的扩展面扩展，分析前需指定初始裂纹（缺陷），详细信息请查看分析手册11.4.3。

标准有限元框架内研究问题，保留了有限元方法的所有优点。

扩展有限元法与有限元法最根本的区别在于所使用的网格与结构内部的几何或物理界面无关，从而克服了在诸如裂纹尖端等高应力和变形集中区进行高密度网格划分所带来的困难，在模拟裂纹扩展时也无需对网格进行重新划分。

在处理裂纹问题时，扩展有限元法包括以下三方面内容：（1）不考虑结构的任何内部细节（例如材料特性的变化和/或内部几何的跳跃），按照结构的几何外形尺寸生成有限元网格；（2）借助于对所研究问题解的已有知识（不必知道封闭形式解），改进影响区内单元的形状函数，以反映裂纹的存在和生长。

由于改进的形状函数在单元内部具有“单位分解”特性，扩展有限单元的刚度矩阵具有与常规有限单元一样的优点，即对称、稀疏且带状。

可见单位分解的概念保证了扩展有限元法的收敛，基于此扩展有限元法的逼近空间中增加了与问题相关的特定函数；（3）采用其他方法（如水平集法）确定裂纹的实际位置，跟踪裂纹的生长。

使用ABAQUS进行紧凑拉伸试件的断裂力学研究newmakerABAQUS/CAE 6.5 版包括断裂力学分析的建模和后处理功能。

通过新功能，可以交互方式在ABAQUS/Standard 中使用等高线积分断裂力学技术。

增加了一些专门用于断裂研究的工具，比如引起焊缝破裂、定义奇异点、选择裂纹前缘和裂纹尖端、定义q-向量或者裂纹前缘的法向、创建集中网格的工具。

利用这些工具，可以建立模型来判定J-积分、应力集中因素和裂纹发展方向。

在本技术简报中，建立了一个标准的紧凑拉伸试件的模型，J-积分的结果将与美国材料实验协会(ASTM) 标准和实验测试方法得到的结果进行比较。

结果表明ABAQUS 的结果与实验结果非常一致。

ABAQUS的主要功能和优点• 对于二维和三维模型，可以交互定义焊缝裂纹、裂纹前缘和q-向量。

• 自动生成集中网格，并且对单元变坏和中间节点进行交互控制，其中中间节点是为了简化裂纹尖端奇异点的建模而布置的。

• J-积分、Ct-积分、T-应力、应力集中因素(KI, KII, KIII)、和裂纹发展方向的判定。

• 用于每个围道积分和每条等高线时效图的节点集的可视化。

背景知识ASTM 已经将紧凑拉伸(CT) 试件标准化，用于确定金属材料断裂韧度的试验。

图1 为CT 试件测试装置的原理图，马蹄夹和销钉排列用于固定试件。

原先破裂的试件以受控速率进行加载，记录下加载偏移量作为结果数据。

通过对试验数据的分析，根据应力集中因素K 或者J-积分来确定材料的断裂韧度。

6.5 版之前的版本不支持交互式ABAQUS/Standard 断裂力学功能；ABAQUS/CAE 包括了断裂特殊工具使断裂力学模型能够更加有效发展。

在本技术简报中，展现了如何利用ABAQUS/CAE 对一个低合金钢CT 试件进行断裂力学分析。

计算得到J-积分值，并与利用标准分析方法计算得到的结果进行比较。

(end)。

X80管线钢塑性变形行为与损伤断裂机理研究强度与塑性、韧性等力学性能的合理匹配是钢铁材料研究的关键内容。

X80管线钢是当前油气管线工程中应用较广泛的钢种,施工与服役条件较为恶劣,对其提出高强度的同时也提出了较高的塑性和韧性要求。

本文以热轧X80管线钢为研究对象,研究其塑性变形行为及组织演变规律,从细观力学角度揭示其损伤断裂机制,为优化X80管线钢的综合性能提供理论支持和实践指导。

借助于OM、SEM (EBSD)和TEM等技术研究X80管线钢板的微观组织特征：横向的有效晶粒尺寸在1μm以内的分布频率高于纵向和45°方向；拉伸断口在横向和450方向上的韧窝均匀分布,断面高低起伏,其形貌间接反映了断裂功的排序：450方向>横向>纵向；横向、纵向和45°方向上分别为铜型织构、立方织构和立方织构,{111}面的织构强度较高,其中{110}<112>为主织构,<111>//TD的晶粒占多数,造成其力学性能的各向异性。

采用由刃型位错构建的倾侧晶界模型分析晶界强化机制,结果表明：晶界对位错的作用力FAB→C随晶界取向差θ的增加而增加；在取向差θ增加的初期,该作用力迅速上升；取向差θ增至150,该作用力增幅显著下降,基本稳定在最大值,与晶界能-取向差的关系吻合。

X80管线钢焊接区域力学特性的研究表明：该区域为柱状晶组织,具有凝固组织和相变组织的综合特征,其冲击功排序：母材区>热影响区>焊缝区域。

而焊缝裂纹形成过程为：在凝固冷却造成的拉伸应力作用下,裂纹沿柱状晶界扩展,裂纹内部存在非金属夹杂物,其断口大部分区域为解理断裂,近裂纹边缘为准解理断裂。

X80管线钢拉伸过程的力学行为分析表明,横向应变硬化指数n 最大,纵向次之,450方向最小；随着应变硬化指数的增加,均匀伸长率增加,应变强化系数K与n、σb正相关；其应变硬化行为呈现平台、缓慢下降和快速下降等三个阶段；基于C-J方法的应变硬化行为分析表明,其两个迅速下降的过程分别对应了屈服和颈缩两个不均匀变形阶段。

《基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件及应用》篇一一、引言随着现代工程领域对材料性能要求的不断提高，裂纹扩展仿真技术成为了研究材料力学行为的重要手段。

ABAQUS是一款功能强大的工程仿真软件，广泛应用于各种复杂问题的数值模拟。

本文将详细介绍基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件，包括其基本原理、主要功能以及在工程实践中的应用。

二、ABAQUS裂纹扩展仿真软件的基本原理ABAQUS裂纹扩展仿真软件基于有限元法，通过建立精确的数学模型，模拟裂纹在材料中的扩展过程。

该软件采用先进的数值计算方法，包括断裂力学、损伤力学等理论，对裂纹的萌生、扩展及最终断裂过程进行精确预测。

此外，该软件还支持多种材料模型和本构关系，以满足不同工程需求。

三、ABAQUS裂纹扩展仿真软件的主要功能1. 材料模型与本构关系：ABAQUS裂纹扩展仿真软件支持多种材料模型和本构关系，用户可根据实际需求选择合适的模型进行仿真。

2. 裂纹萌生与扩展模拟：该软件可模拟裂纹的萌生、扩展及最终断裂过程，为用户提供详细的裂纹扩展路径和形态信息。

3. 参数化建模与优化：用户可通过参数化建模方法，建立精确的有限元模型，并进行优化设计，以提高仿真结果的准确性。

4. 后处理与分析：软件提供丰富的后处理工具，用户可对仿真结果进行可视化处理、数据分析和结果报告等操作。

四、ABAQUS裂纹扩展仿真软件在工程实践中的应用1. 航空航天领域：ABAQUS裂纹扩展仿真软件在航空航天领域具有广泛应用，可用于模拟飞机、火箭等结构件的裂纹扩展过程，为结构设计和优化提供有力支持。

2. 汽车制造领域：在汽车制造过程中，材料的疲劳裂纹扩展是一个重要问题。

ABAQUS裂纹扩展仿真软件可对汽车零部件进行疲劳裂纹扩展仿真，为提高产品质量和降低生产成本提供有力保障。

3. 土木工程领域：在土木工程领域，混凝土、岩石等材料的裂纹扩展问题具有重要意义。

ABAQUS裂纹扩展仿真软件可对建筑结构、桥梁、隧道等工程的材料性能进行仿真分析，为工程设计提供有力支持。