ANSYS模拟简支梁开裂

ANSYS的断裂参数的计算1 引言断裂事故在重型机械中是比较常见的。

一方面，由于传统的设计是以完整构件的静强度和疲劳强度为依据，并给以较大的安全系数，但是含裂纹在役设备还是常有断裂事故发生。

另一方面，对于一些关键设备，缺乏对不完整构件剩余强度的估算，让其提前退役，从而造成了不必要的浪费。

因此，有必要对含裂纹构件的断裂参量进行评定，如应力强度因了和J积分。

确定应力强度因了的方法较多，典型的有解析法、边界配位法、有限单元法等。

对于工程上常见的受复杂载荷并包含不规则裂纹的构件，数值模拟分析是解决这些复杂问题的最有效方法。

本文以某一锻件中取出的一维断裂试样为计算模型，介绍了利用有限元软件ANSYS计算应力强度因子。

2 断裂参量数值模拟的理论基础对于线弹性材料裂纹尖端的应力场和应变场可以表述为：(1)其中K是应力强度因子，r和θ是极坐标参量，可参见图1，(1)式可以应用到三个断裂模型的任意一种。

图1 裂纹尖端的极坐标系(2)应力强度因子和能量释放率的关系：G=K/E" (3)其中：G为能量释放率。

平面应变：E"=E/(1-v2)平面应力：E=E"3 求解断裂力学问题断裂分析包括应力分析和计算断裂力学的参数。

应力分析是标准的ANSYS线弹性或非线性弹性问题分析。

因为在裂纹尖端存在高的应力梯度，所以包含裂纹的有限元模型要特别注意存在裂纹的区域。

如图2所示，图中给出了二维和三维裂纹的术语和表示方法。

图2 二维和三维裂纹的结构示意图3.1 裂纹尖端区域的建模裂纹尖端的应力和变形场通常具有很高的梯度值。

场值得精确度取决于材料，几何和其他因素。

为了捕获到迅速变化的应力和变形场，在裂纹尖端区域需要网格细化。

对于线弹性问题，裂纹尖端附近的位移场与成正比，其中r是到裂纹尖端的距离。

在裂纹尖端应力和应变是奇异的，并且随1/变化而变化。

为了产生裂纹尖端应力和应变的奇异性，裂纹尖端的划分网格应该具有以下特征：·裂纹面一定要是一致的。

ansys断裂仿真流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!1. 问题定义：确定要研究的结构或部件。

定义材料属性，包括弹性模量、屈服强度、断裂韧性等。

图 4 悬臂梁前三阶固有频率的变化情况 Fig14 Changes of t hree modes natural frequencies of cantilever beams
(2) 自由梁 其前三阶频率的变化情况如图 5 所示 1 同样 ,
裂缝深度越大 ,频率下降就越多 1 但是与悬臂梁不 同的是 ,自由梁各阶频率变化率关于梁的中点对称 , 这是因为自由梁两端的边界条件相同 ,对整个结构
图 4 为前三阶频率随裂缝位置和深度的变化情
况 ,图中横坐标 RΠl 和 aΠh 分别表示裂缝的相对位
置和相对深度 ,纵坐标为 f cr1 由图可知 : ①裂缝深
度越大 ,各阶频率下降就越多 ,并且第一阶频率的变
化率随着裂缝从固定端向自由端移动而逐渐减小 ,
直至为零 ; ②第二阶频率变化率有一个极小值 (为
而言 ,它关于中点对称 1 并且第一阶频率变化率在 中点处有极大值 ; 第二阶频率变化率则有两个极大 值和一个极小值 ; 而第三阶有三个极大值和两个极 小值 1 故对于第 n ( n > 1) 阶频率 ,其变化率在 RΠl ∈ (0 ,1) 上有 n 个极大值和 n - 1 极小值 1
图 5 自由梁前三阶固有频率的变化情况 Fig15 Changes of t hree modes natural frequencies of free2free beams
程) ,因此可由特征方程求得裂缝梁的固有频率 1
S = [ S1 ⁝S2 ⁝S3 ]
(7)
S1 =
1
0
0
1
0
0
0
0
cos( kR)
sin( kR)
- sin( kR) -
k K

Ls—dyna中裂纹模拟的几种办法1、＊CONSTRAINED_TIED_NODES_FAILURE首先必须把单元间共节点的节点离散,可以采用ls—prepost或femp实现。

然后在通过matlab或者其他语言编写小程序，对位于同一个位置的节点建立节点集，添加*CONSTRAINED_TIED_NODES_FAILURE关键字。

采用此方法来实现裂纹模拟的缺点是前处理太麻烦.应用实例可参考白金泽《lsdyna3d基础理论与实例分析》。

2、mat_add_eroson关于这个关键字本版内有很多讨论，可以搜索一下。

需要注意的是，在lsdyna 971R4之前的版本中，这个材料模型所带的失效模式均只适用于单点积分的二维和三维实体单元.但是在R4之后的版本中，这个关键字有了很大的改进：1、去除了单点积分的限制,同时还支持3维壳单元和厚壳单元中的type1和type2。

2、可以定义初始损伤值，增加了几种损伤模型,具体可以参考lsdyna 971R5版的关键字。

3、带有失效的材料模型有些材料模型本身就带有失效的，可以定义单元的失效来模拟裂纹的拓展。

如*MAT_PLASTIC_KINEMATIC 等。

如果某些材料模型不带失效模式，可以采用方法2,或者通过自定义材料本构来实现裂纹的模拟.4、带有失效模型的接触或者用弹簧单元来模拟裂纹这个方法个人觉得有些牵强，但是在有些文献中也见过.在定义裂纹前必须已知可能出现裂纹的区域，通过带有失效模式的面对面的绑定接触CONTACT_TIED_SURFACE_TO_SURFACE_FAILURE或者用弹簧单元来模拟裂纹面。

" j。

y: ~6 S3 S5 z$ E3 U！ ]5、采用特殊的材料模型某些材料模型如＊MAT_120（*MAT_GURSON）,＊MAT_120_JC(＊MAT_GURSON_JC），＊MAT_120_RCDC(*MAT_GURSON_RCDC）,还有一些damage模型,如＊MAT_96（*MAT_BRITTLE_DAMAGE）等，用损伤值来代替裂纹,通过观察损伤云图来判断裂纹的扩展。

第四章断裂力学文献来源：/document/200707/article796_2.htm4.1 断裂力学的定义在许多结构和零部件中存在的裂纹和缺陷，有时会导致灾难性的后果。

断裂力学在工程领域的应用就是要解决裂纹和缺陷的扩展问题。

断裂力学是研究载荷作用下结构中的裂纹是怎样扩展的，并对有关的裂纹扩展和断裂失效用实验的结果进行预测。

它是通过计算裂纹区域和破坏结构的断裂参数来预测的，如应力强度因子，它能估算裂纹扩展速率。

一般情况下，裂纹的扩展是随着作用在构件上的循环载荷次数而增加的。

如飞机机舱中的裂纹扩展，它与机舱加压及减压有关。

此外，环境条件，如温度、或大范围的辐射都能影响材料的断裂特性。

典型的断裂参数有：与三种基本断裂模型相关的应力强度因子(K I,K II,K III)(见图4-1)；J积分，它定义为与积分路径无关的线积分，用于度量裂纹尖端附近奇异应力与应变的强度；能量释放率(G)，它反映裂纹张开或闭合时功的大小；注意--在本节大部分的图形中裂纹的宽度被放大了许多倍。

图4-1 裂缝的三种基本模型4.2 断裂力学的求解求解断裂力学问题的步骤为：先进行线弹性分析或弹塑性静力分析，然后用特殊的后处理命令、或宏命令计算所需的断裂参数。

本章我们集中讨论下列两个主要的处理过程。

裂纹区域的模拟；计算断裂参数。

4.2.1 裂纹区域的模拟在断裂模型中最重要的区域，是围绕裂纹边缘的部位。

裂纹的边缘，在2D模型中称为裂纹尖端，在3D模型中称为裂纹前缘。

如图4-2所示。

图4-2 裂纹尖端和裂纹前缘在线弹性问题中，在裂纹尖端附近(或裂纹前缘)某点的位移随而变化，γ是裂纹尖端到该点的距离，裂纹尖端处的应力与应变是奇异的，随1/变化。

为选取应变奇异点，相应的裂纹面需与它一致，围绕裂纹顶点的有限元单元应该是二次奇异单元，其中节点放到1/4边处。

图4-3表示2-D和3-D模型的奇异单元。

图4-3 2-D和3-D模型的奇异单元4.2.1.1 2-D断裂模型对2D断裂模型推荐采用PLANE2单元，其为六节点三角形单元。

基于ANSYS的钢筋混凝土结构裂缝分布及宽度研究共3篇基于ANSYS的钢筋混凝土结构裂缝分布及宽度研究1钢筋混凝土结构是现代建筑的主要结构形式之一，其具有很强的抗压、耐久、耐火、耐久等性能，能够在恶劣的自然环境下保持稳定。

然而，在长期使用和自然灾害等因素的影响下，钢筋混凝土结构容易发生裂缝、断裂等问题，这对结构的稳定性和使用寿命产生影响。

因此，了解钢筋混凝土结构中裂缝的分布及宽度研究是非常重要的。

钢筋混凝土结构裂缝的分布规律是影响其性能的重要因素之一。

通常情况下，裂缝的分布具有明显的集中性和分散性。

集中性裂缝通常是指相邻裂缝的间距较小，延伸方向呈现一定的集聚趋势。

它们的分布与荷载作用的密切程度有关，通常出现在受约束的构件的连接部位、弯矩较大的梁段、柱子的角部连接处等位置。

分散性裂缝通常是指相邻裂缝的间距较大，缝宽较小，延伸方向没有一定的集聚趋势。

它们的分布与材料本身的性质有关，主要是与混凝土的收缩、膨胀等因素有关。

关于裂缝的宽度研究，通常采用钢筋混凝土杆件、板梁等结构进行试验，测定裂缝宽度与荷载的关系。

钢筋混凝土结构的裂缝宽度与很多因素有关，包括混凝土强度、梁宽、钢筋直径、混凝土保护层厚度、受力面积等因素。

研究表明，裂缝宽度与荷载的关系可以采用双曲线等函数进行拟合，建立裂缝宽度与荷载的数量关系模型，以便预测结构在荷载作用下裂缝的宽度。

使用ANSYS软件进行钢筋混凝土结构的分析和模拟可以帮助我们更好地理解结构中的裂缝分布和宽度研究。

通过对结构模型的建立和加载荷载，可以计算出结构在不同荷载下的应力和位移响应，进而预测结构中的裂缝分布和宽度。

总之，了解钢筋混凝土结构中裂缝的分布及宽度研究是非常重要的。

通过科学地研究和预测裂缝的分布和宽度，可以有效提高结构的稳定性和使用寿命，保证建筑的安全可靠性。

基于ANSYS的钢筋混凝土结构裂缝分布及宽度研究2钢筋混凝土结构是一种广泛应用的建筑结构形式，具有高强度、耐久性好、抗震性能优良等优点。

裂缝处理的主要方式
裂缝的发生机理及其裂缝理论可参考各种教材和书籍，这里不予赘述。

而这里所言是钢筋混凝土有限元分析中裂缝的数学模型，由于裂缝的处理比较困难，因此其处理方式也很多，可谓百花怒放。

但主要且常用的有三种方法：离散裂缝模型(discrete cracking model)、分布裂缝模型(smeared cracking model)、断裂力学模型。

①离散裂缝模型：也称单元边界的单独裂缝模型，即将裂缝处理为单元边界，一旦混凝土开裂，就增加新的结点，重新划分单元，使裂缝处于单元和单元边界之间。

该法可以模拟和描述裂缝的发生和发展，甚至裂缝宽度也可确定。

但因几何模型的调整、计算量大等，其应用受到限制。

不过也因计算速度和网格自动划分的实现，该模型有可能东山再起。

②分布裂缝模型：也称单元内部的分布裂缝模型，以分布裂缝来代替单独的裂缝，即在出现裂缝以后，仍假定材料是连续的，仍然可用处理连续体介质力学的方法来处理。

即某单元积分点的应力超过了开裂应力，则认为整个积分点区域开裂，并且认为是在垂直于引起开裂的拉应力方向形成了无数平行的裂缝，而不是一条裂缝。

由于不必增加节点和重新划分单元，很容易由计算自动进行处理，因而得到广泛的应用。

③断裂力学或其它模型：断裂力学在混凝土结构分析领域的研究十分活跃，但主要都集中于单个裂缝的应力应变场的分布问题，对于多个裂缝及其各个裂缝之间的相互影响问题，研究工作目前尚不成熟，到能够应用于实际路程还很遥远。

ANSYS采用分布裂缝模型。

利用ANSYS进行断裂分析初次试做断裂分析，希望有这方面经验的高手能发表些经验之谈！这个模型由两种材料组成：表面镀层为铝,基底为钢。

目的是对表面镀层的剥离过程进行分析。

目前这个模型是个假想的简化模型，初步目标是实现剥离过程的模拟。

裂纹扩展是通过接触单元生死功能实现的。

基层和镀层由接触单元连接，然后通过断裂判断准则确定要杀死的失效的接触单元。

第一版(没有加断裂判断准则，强行逐个杀死界面接触单元)：fini/clear/filn,crack1/PREP7!*ET,1,PLANE182!*KEYOPT,1,1,2KEYOPT,1,3,1KEYOPT,1,4,0KEYOPT,1,6,0KEYOPT,1,10,0!*rect,0,100,0,100rect,0,100,100,110lesi,1,,,10lesi,2,,,10esha,2!*MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,EX,1,,210e3MPDATA,PRXY,1,,0.3MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,EX,2,,70MPDATA,PRXY,2,,0.33amesh,1lesi,5,,,10lesi,6,,,2mat,2amesh,2lsel,s,,,3nsll,s,1cm,c1,nodelsel,s,,,5nsll,s,1cm,t1,nodensel,s,loc,xd,all,uxnsel,s,loc,yd,all,uyd,all,uxmp,mu,3,0/COM, CONTACT PAIR CREATION - START CM,_NODECM,NODECM,_ELEMCM,ELEMCM,_LINECM,LINECM,_AREACM,AREA/GSA V,cwz,gsav,,tempMP,MU,3,0MA T,3R,3REAL,3ET,2,169ET,3,172R,3,,,100,0.1,0,RMORE,,,1.0E20,0.0,1.0,RMORE,0.0,0,1.0,,1.0,0.5RMORE,0,0.5,1.0,0.0,KEYOPT,3,2,0KEYOPT,3,3,0KEYOPT,3,4,0KEYOPT,3,5,0KEYOPT,3,7,0KEYOPT,3,8,0KEYOPT,3,9,0KEYOPT,3,10,0KEYOPT,3,11,0KEYOPT,3,12,5! Generate the target surfaceNSEL,S,,,T1CM,_TARGET,NODETYPE,2ESLN,S,0ESURF,ALLCMSEL,S,_ELEMCM! Generate the contact surfaceNSEL,S,,,C1CM,_CONTACT,NODETYPE,3ESLN,S,0ESURF,ALLALLSELESEL,ALLESEL,S,TYPE,,2ESEL,A,TYPE,,3ESEL,R,REAL,,3/PSYMB,ESYS,1/PNUM,TYPE,1/NUM,1EPLOTESEL,ALLESEL,S,TYPE,,2ESEL,A,TYPE,,3ESEL,R,REAL,,3CMSEL,A,_NODECMCMDEL,_NODECMCMSEL,A,_ELEMCMCMDEL,_ELEMCMCMSEL,S,_LINECMCMDEL,_LINECMCMSEL,S,_AREACMCMDEL,_AREACM/GRES,cwz,gsavCMDEL,_TARGETCMDEL,_CONTACT/COM, CONTACT PAIR CREATION - END lsel,s,,,7nsll,s,1cm,s1,node!Gradient surface loadSFGRAD,PRES,0,X,0,-0.1,sf,all,pres,-0.1nsel,allesel,all!save/solutime,1deltim,1,1,1solve/post1plns,s,1anty,,resttime,1.1ekill,140solve/post1plns,s,1/soluanty,,resttime,1.2ekill,140ekill,139solve/post1plns,s,1/soluanty,,resttime,1.3ekill,140ekill,139ekill,138solve/post1plns,s,1/soluanty,,resttime,1.4ekill,140ekill,139ekill,138ekill,137solve/post1plns,s,1第二版(加了断裂自动判断准则)。

混凝土结构的裂缝及其ANSYS分析混凝土结构是建筑工程中常见的结构形式，由于其性能优异，在各种建筑中被广泛使用。

然而，由于混凝土结构的特性，如收缩、膨胀、温度变化、荷载变形等，可能会导致结构出现裂缝。

本文将探讨混凝土结构的裂缝产生原因、裂缝的分类以及使用ANSYS软件进行裂缝分析的方法。

混凝土结构的裂缝产生原因可以从内力和外力两个方面考虑。

内力是由于结构收缩、膨胀和变形引起的，外力则包括温度变化、荷载作用、水膨胀、地震等因素。

裂缝的形成是由于混凝土内部受到拉应力的作用，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会形成裂缝。

根据混凝土结构裂缝的性质和产生原因，常见的裂缝可以分为以下几类：1.收缩裂缝：由于混凝土在干燥过程中会发生收缩，造成内部产生拉应力，从而形成的裂缝。

2.膨胀裂缝：由于温度的变化以及聚合材料的膨胀引起的裂缝，也是常见的一种裂缝类别。

3.荷载裂缝：由于承载结构受到外部荷载作用产生的拉应力引起的裂缝。

4.施工裂缝：由于混凝土的收缩和膨胀，以及施工技术不良等因素引起的裂缝。

5.水膨胀裂缝：由于混凝土受到水的侵蚀，引起水膨胀引起的裂缝。

为了对混凝土结构的裂缝进行分析，可以使用ANSYS软件。

ANSYS是一种通用有限元分析软件，可以用于模拟和分析各种复杂的结构问题。

以下是使用ANSYS进行混凝土结构裂缝分析的方法：1.准备模型：首先需要准备一个混凝土结构的三维模型。

可以使用CAD软件绘制模型，然后导入到ANSYS中。

在绘制模型时，需要注意表达混凝土的材料性质、尺寸和边界条件等。

2.定义材料性质：在ANSYS中定义混凝土的材料性质，包括弹性模量、抗拉强度、抗压强度、收缩系数等参数。

这些参数可以根据实际材料的性质进行设定。

3.应用载荷：在模型中应用实际的载荷和边界条件。

载荷可以包括静载荷、动态荷载以及温度载荷等。

需要注意的是，载荷应符合实际工程情况。

4.网格划分：将模型进行网格划分，将结构划分成小的单元。

５４基于ＡＮＳＹＳ有限元软件裂纹扩展模拟基于ＡＮＳＹＳ有限元软件裂纹扩展模拟刘莎’张芳（武汉铁路局武昌东站技术科）（十堰东风商用车研发中心）摘要从能量释放率准则出发，用ＡＮＳＹＳ软件作为平台，进行二次开发来模拟二维复合加载下裂纹的扩展。

裂纹扩展路径的模拟是模拟裂纹扩展中的难点。

重点描述了模拟裂纹扩展路径。

关键词裂纹能量释放率裂纹扩展Ｐａｒｉｓ公式０前言裂纹扩展有限元模拟研究涉及三个问题：理论基础、扩展控制参量及模拟方法。

理论基础直接影响有限元方程构成和具体实施的难易程度，应用全量理论还是增量理论；采用非线性弹性假设还是考虑扩展过程中能量耗散的真实弹塑性本构关系、屈服条件、小变形、有限变形或大变形理论等等。

就目前看来，研究主要以非线性弹性及小变形理论为主，且大多数采用ＶｏｎＭｉｓｅｓ屈服准则，包括能量耗散在内的真实弹塑性及大变形理论的有限元研究者也有，但研究不很系统。

裂纹扩展控制参数与断裂理论发展及裂纹扩展测量技术有关。

扩展控制参数研究是目前弹塑性断裂问题有限元热门课题之一。

扩展模拟控制参数主要有下述几种：Ｌ，。

一△口控制，Ｊｎ一（：Ｔ（）Ａ联合控制，载荷控制尸一幽及载荷线位移控制Ｉ。

Ｉ。

Ｄ一△（＿ｆ，能量释放准则控制Ｇ一△口。

在，ａ一△“控制的实篪过程中，，ｚ阻力曲线作为材料特性，并假设与样本几何性及加载过程无关。

如上所述，此假设的合理性尚存在某些疑问，已有证据表明，当裂纹扩展量增大时，，。

阻力曲线的样本几何依赖性明显增大。

＊刘莎．女．１９７６年９月生．工程师。

武汉市．４３００７５。

尽管如此，在目前裂纹扩展有限元研究中，ｔ厂ｎ一幽控制仍是应用最广泛的方法之一，包括在裂纹扩展量大的情况下，其中原因之一是Ｌ，ｎ阻力曲线属于远场，，而远场的有限元实施具有相当的数值稳定性。

裂纹小量扩展后，ＣＴＯＡ基本保持常数的特性使Ｌ，ｎ—ＣＴＯＡ联合作为扩展准则具有潜在的发展前景，因为当，ｘ—ＣＴＯＡ联合使用时，可避开临界ＣＴ（）Ａ测量这个难点，即有限元实施时的小量扩展阶段应用ｔ，ｎ一△ｎ控制，同时连续计算ＣＴ（）Ａ，当ＣＴ（）Ａ为常数开始点时，也几乎是。

用ANSYS作裂纹走向预测的计算技巧ANSYS是一个广泛应用于工程领域的有限元分析软件，用于模拟和解决各种工程问题。

在裂纹走向预测方面，ANSYS提供了多种功能和技巧。

本篇文章将介绍ANSYS在裂纹走向预测方面的计算技巧，并提供一些实用的方法和建议。

以下是一些值得关注的关键步骤和技巧：1.建立准确的模型：在进行裂纹走向预测之前，需要建立一个符合实际情况的准确模型。

模型的准确性对于预测结果的准确性至关重要。

在建模过程中，需要考虑材料的性质、裂纹的大小和方向以及与裂纹配合的部件的几何形状。

2.材料参数的输入：ANSYS提供了材料数据库，可以选择标准材料参数。

然而，在一些情况下，需要自定义材料参数。

这涉及到材料的宏观和微观力学性质。

这些材料参数包括弹性模量、屈服强度、破坏韧性等。

正确输入材料参数对于准确预测裂纹走向至关重要。

3.边界条件的设置：边界条件对于裂纹行为的模拟非常关键。

在模型中正确设置边界条件将能够准确预测裂纹的行为。

对于裂纹走向预测，需要考虑材料的加载状态和应力分布。

要模拟真实情况下材料的力学行为，可以设置边界条件来模拟真实的受力情况。

4.裂纹尺寸的输入：在模拟裂纹行为时，需要定义裂纹的尺寸。

ANSYS提供了多种定义裂纹尺寸的方法，包括手动输入和自动生成。

在裂纹走向预测中，可以通过输入不同的裂纹尺寸来模拟不同的裂纹形态，然后预测不同的裂纹走向。

5.工程应力的加载：工程应力加载是模拟实际工程问题的关键步骤之一、通过在模型中应用工程应力，可以模拟裂纹行为的响应。

可以在ANSYS中使用加载边界条件来模拟不同的加载条件，例如拉伸、压缩或弯曲。

6. 材料损伤准则的选择：裂纹走向预测中，需要选择适当的材料损伤准则。

材料损伤准则用于预测裂纹扩展方向和速率。

ANSYS提供了多种材料损伤准则，如J-Integral、CTOD等。

选择适当的材料损伤准则可以提高预测结果的准确性。

7.结果分析和后处理：在模拟完成后，需要对结果进行分析和后处理。

ANSYS 对带裂缝结构模态分析通过ANASYS 的计算可以有效的解决带裂缝实体梁的工况利用ANSYS 可以对实体进行模态分析的特点，直接建立带裂缝实体梁模型，进行模态分析。

取悬臂梁，梁尺寸为mm mm mm L h b 2000400200⨯⨯=⨯⨯，取其弹性模量为帕，泊松比为，密度为-6千克每立方毫米，ANSYS 计算得到开裂前的一阶自振频率为Hz 。

取裂缝位置为L L n ，取裂缝深度为h a n ，利用实体楔形模拟裂缝，对实体梁进行如下分析： 1. 裂缝宽度对模态的影响分别取裂缝宽度为0.02mm,0.04mm,0.2mm ，考察裂缝宽度对梁模态的影响。

设定裂缝位置分别为,,,,设定裂缝深度分别为,,分析结果如表1-1所示，其对比图如图1-1所示。

从图表数据分析，得到如下结论：在允许裂缝范围内，裂缝的开裂宽度对结构的模态的影响可以忽略不计。

2. 裂缝开裂位置对模态影响利用1中结论，取裂缝宽度为0.02mm ，考察裂缝在上部开裂时是否与下部开裂时不同。

结果如图1-1所示，可以看出与下部开裂时完全相同。

因此，可以得到当结构几何尺寸固定时，在同一几何方向上的开裂位置不影响其模态。

3. 第二条裂缝模态对比一条裂缝时的模态利用1,2中的结论，取两条均在梁底部的裂缝。

第一条裂缝宽度为0.02mm,深度为，位置分别为,,；第二条裂缝宽度为0.02mm ，深度分别为,,，位置分别,,,,。

分析结果如表3-1。

从图3-1可以看出，模拟值与试验值对照良好，可以说明此方法可行。

从图3-2可以看出，单裂缝自振频率与完好梁自振频率比，同双裂缝自振频率与单裂缝自振频率比是非常接近的。

即，再次开裂对结构前一状态的模态影响是基本相同的。

综合1,2,3可以看出，采用实体建模直接构件裂缝的方法分析带裂缝的结构模态是完全可行的，但因为现阶段扩展有限元方法XFEM 尚不完善，采用有限元方法建立裂缝又导致需要重新修改实体模型再剖分单元网格，而且，不论是裂缝实体还是裂缝面上的网格剖分，都是非常困难的。

钢筋混凝土梁受压区温度裂缝分析与ANSYS仿真模拟钢筋混凝土梁受压区温度裂缝分析与ANSYS仿真模拟摘要：利用大型有限元分析软件ANSYS中的三维实体单元Solid65对钢筋混凝土梁进行热―结构耦合分析，模拟高温环境中预埋地脚螺栓对混凝土受热膨胀产生的约束作用。

计算结果显示，混凝土构件自身由于温度变化而产生的变形在受到外来阻力约束时，会导致混凝土裂缝的出现。

关键词：钢筋混凝土；温度应力；裂缝；非线性有限元；仿真中图分类：TU378文献标识码：A 文章编号：一般来说，不同季节和不同时间环境温度改变都会给材料带来“热胀冷缩”现象。

这种因为温度变化使材料产生的应力为温度应力。

对于室内环境温度较高或室外需要露天工作的混凝土构件，其温度变化较大所以产生的温度应力也较大，而这种温度应力对构件带来影响往往也是不可忽视的。

由于钢筋混凝土结构的性质复杂，材料非线性与几何非线性常同时存在，所以用传统的方法来分析和描述这种温度应力产生的变形则难度非常大[1]。

随着计算机处理能力的不断增强以及非线性有限元方法的日臻完善，有限元作为一个强有力的数值分析工具，在钢筋混凝土结构非线性分析中正显示着越来越大的实用性和方便性[2]。

目前，可以利用比较完善的特种单元来近似模拟混凝土或钢筋混凝土材料，在大型通用有限元软件ANSYS中，Solid65单元常被用来模拟钢筋混凝土等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料。

另外ANSYS提供的热―结构耦合分析，可以将温度影响施加到建立的模型中进行分析，从而得出温度对结构产生的应力。

1工程描述由于水泥在煅烧过程将产生大量的粉尘和一定的热量,所以造成厂房内温度很高,环境恶劣。

电收尘器作为水泥工厂中常用的除尘设备，一般都是在烧成车间的梁上预埋钢板焊接或预埋高标号的地脚螺栓安装。

2002年，某水泥厂窑尾车间用于承受电收尘器的大梁，在使用一年后受压区靠近预埋螺栓的部位产生细小裂缝（见图1）。

为此建设单位邀请设计、施工、监理和部分专家对裂缝产生的原因和其对厂房的安全性，耐久性进行分析：1.1 出现裂缝的梁承受荷载、截面尺寸、配筋等均按国家规范和工艺要求设计，梁裂缝宽度及挠度均控制在规范允许范围内。

裂 力 学 理 论 为 基 础 ，推 导 了焊 接 箱 形 梁 裂 纹 尖 端 应 力 强 度 因子 计 算 公 式 ， 以 Ａ Ｓ Ｓ作 为 计 算 ＮＹ
工具 ，模拟焊接箱形梁裂纹扩展 ，并采用奇异单元计算在 不 同长度初始 裂纹下起 重机焊 接箱形梁 应力强 度因子
前 ５ ％提高 到 了 ７ ． ％ 。 ７ ９８
［ ］王德敏 ．成 本 费用 控制 精 细化 管理 全 案 ［ ． 京 ： ２ Ｍ］ 北
人 民 邮 电 出 版 社 ，２ ０ ． ０９
［ ］Ｎ ｒｇ ｎＷ ． ｌ ｓ ｉｕａｉ ｎｉ ｎ ｅｔ ｃ］ Ｐｏ ３ ｏｄｒ Ｂ Ｆｅ ｉ ｓ ｌ ｏ ｅｖｒ ｍ ｎ ［ ． ｒ— ｅ ｘ ｍ ｍ ｔｎ ｏ
ｃ ｅ ｉ ｇ ｆｔ ｅ ２ ０ ｎ ｅ ｉ ｌｔ ｎ ｃ ｎｅ ｅ ｃ ｅ ｄ ｎ ｓ ｏ ｈ ０ ２ ｗｉ ｔｒ ｓ ｍｕ ａ ｉ ｏ ｆｒ ｎ ｅ，２ ０ ｏ ０ ２：
２ ５０ —２ ５２．
作
者 ：王
峰
４ 结 论
生产 是企 业 的 中心 环 节 ，更 是 企 业 利 润 的 主
根 据各 工 序 的 生 产 时 间 ，对 生 产 线 的仿 真模
要来 源 。在 激 烈 竞 争 的 大 环 境 下 ，市 场 环 境 的变
化 同车 间制 造 生 产 模 式 的发 展 联 系更 加 紧 密 。本 文所描 述 的基 于 Ｆｅｓ ｌｘｉ 产 线 管理 与 成 本控 制 模 ｍ生 型 ，能够直 观地 为生 产 管 理 和成 本 控制 提供 服 务 ， 有助 于车 间管 理 人 员 准 确地 找 到生 产 瓶 颈 ，减 少 生产过 程 中 的浪 费 ，最大 限度地 提 高企业利 润 率 。
金 属 结 构 的疲 劳 过 程 一 般 包 括 裂 纹 萌 生 、裂 纹 扩展 和 失 稳 断 裂 ３个 阶 段 。对 于 焊 接 箱 形 梁 ，

ANSYS结构分析指南第四章断裂力学4.1 断裂力学的定义在许多结构和零部件中存在的裂纹和缺陷，有时会导致灾难性的后果。

断裂力学在工程领域的应用就是要解决裂纹和缺陷的扩展问题。

断裂力学是研究载荷作用下结构中的裂纹是怎样扩展的，并对有关的裂纹扩展和断裂失效用实验的结果进行预测。

它是通过计算裂纹区域和破坏结构的断裂参数来预测的，如应力强度因子，它能估算裂纹扩展速率。

一般情况下，裂纹的扩展是随着作用在构件上的循环载荷次数而增加的。

如飞机机舱中的裂纹扩展，它与机舱加压及减压有关。

此外，环境条件，如温度、或大范围的辐射都能影响材料的断裂特性。

典型的断裂参数有：与三种基本断裂模型相关的应力强度因子(K I,K II,K III)(见图4-1)；J积分，它定义为与积分路径无关的线积分，用于度量裂纹尖端附近奇异应力与应变的强度；能量释放率(G)，它反映裂纹张开或闭合时功的大小；注意--在本节大部分的图形中裂纹的宽度被放大了许多倍。

图4-1 裂缝的三种基本模型4.2 断裂力学的求解求解断裂力学问题的步骤为：先进行线弹性分析或弹塑性静力分析，然后用特殊的后处理命令、或宏命令计算所需的断裂参数。

本章我们集中讨论下列两个主要的处理过程。

裂纹区域的模拟；计算断裂参数。

4.2.1 裂纹区域的模拟在断裂模型中最重要的区域，是围绕裂纹边缘的部位。

裂纹的边缘，在2D模型中称为裂纹尖端，在3D模型中称为裂纹前缘。

如图4-2所示。

图4-2 裂纹尖端和裂纹前缘在线弹性问题中，在裂纹尖端附近(或裂纹前缘)某点的位移随而变化，γ是裂纹尖端到该点的距离，裂纹尖端处的应力与应变是奇异的，随1/变化。

为选取应变奇异点，相应的裂纹面需与它一致，围绕裂纹顶点的有限元单元应该是二次奇异单元，其中节点放到1/4边处。

图4-3表示2-D和3-D模型的奇异单元。

图4-3 2-D和3-D模型的奇异单元4.2.1.1 2-D断裂模型对2D断裂模型推荐采用PLANE2单元，其为六节点三角形单元。

基于ANSYS的现浇混凝土楼板裂缝分析文章从混凝土本构关系和目前混凝土破坏开裂准则出发，结合现浇混凝土楼板裂缝的现状和产生原因，利用有限元软件，结合SOLID65单元的应用，分析了在竖向位移作用下四边简支现浇板的裂缝分布、主应力分布等。

为进一步研究现浇楼板裂缝提供理论参考。

标签：有限元；本构关系；破坏准则；楼板裂缝1 引言现浇混凝土楼板裂缝问题一直受到国内外工程人员的关注，裂缝的存在对于结构的耐久性和适用性都会造成极为不利的影响，由于钢筋混凝土结构是多种不同材料经过拌合、振捣、养护后而形成的。

一般情况下，大部分细小的裂缝的存在并不会直接影响到结构的安全和正常使用，但是，如何避免那些可见裂缝，特别是对结构安全有影响的裂缝则是人们普遍关心的。

2 钢筋混凝土本构关系及破坏准则2.1 材料本构关系混凝土采用的本构模型骨架曲线为Kent和Park在1973年提出，后经Scott 等人改进的模式。

在反复加载下钢筋的骨架曲线采用二线型本构模型，超过弹性极限后，钢筋的等效弹性模量取E’=0.01E。

2.2破环准则混凝土开裂前，采用Druck-Prager屈服面模型模拟其塑性行为，即在这种情况下，一般在假设压碎和开裂之前，混凝土材料的塑性变形已经完成。

对于ANSYS中的混凝土材料开裂的失效准则，则采用William-Warnke五参数强度模型。

多轴应力状态下混凝土的失效准则表达式为：3 钢筋混凝土楼板开裂在ANSYS中的模拟3.1 Solid65单元通常钢筋混凝土结构有限元分析的单元分为两种：杆系单元和实体单元。

在结构分析中应尽可能多地采用三维实体单元模型，力求最大程度地真实模拟实际结构构件。

Solid65是专为混凝土、岩石等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元，能够使混凝土材料具有开裂、压碎、塑性变形和蠕变的能力，可以模拟材料的拉裂和压溃现象。

3.2 开裂模拟本文钢筋混凝土裂缝有限元分析采用ANSYS中的smeared裂缝模型（单元内部分布裂缝模型），其原理是用分布裂缝代替单独裂缝，在结构出现裂缝以后，仍然假定材料是连续的，通过判断混凝土结构内部的积分点的状态（一般判断等效应力是否大于某数值）来判断单元内部积分点是否开裂，但是该方法无法考虑裂缝的扩展，裂缝之间也不能贯通，对结构进行整体分析时，如果结构划分的网格足够密，其结果还是很理想的。

R=B ’ L% ， += ’ ! !""$ *I: ’ ，
基于 !"#$# 的先简支后连续桥型支座处 桥面开裂受力分析
胡柏学% ，颜东煌% ，管国东! ，肖勇刚%
（% ’ 长沙理工大学，湖南 长沙 ［摘 (%"")$ ； ! ’ 湖南省交通科学研究院，湖南 长沙 (%""%#）
要］利用 *+,-, 有限元分析软件计算分析了四种 连 续 类 型 简 支 梁 桥 支 座 处 桥 面 开 裂 问 题， 得出了四种
第’期
胡柏学， 等： 基于 O%CUC 的先简支后连续桥型支座处桥面开裂受力分析
!#!
而是按照如上图所示比例逐步加载的， 如描述为 “重 车重轴负载 !"# $%” ， 则对应图上 “ ! & !” 的 情 况， 类 似， 如描述为 “ 重 车 重 轴 负 载 !’( $%， 桥面出现裂
缝” ， 则对应图上 “! &
表 % !" # $ 梁模型分区配筋率参数取值表 +,-./ ’ 7/-,7 7,23: :; ,7/, 6,72323:4（!# 8 96,4 + 537</7）
分区编号 ! ’ B " 体 纵向 # ) #’* " # ) ##I ( # ) #!I * # ) #’! J 积 配 横向 # ) ##! ’ # ) ##! # # ) ##* H # ) #’! J 筋 率 竖向 # ) ##" H # ) ##I ( # ) ##’ B # ) ##! J
（% ’ 12345623 .4789:67;< => ,?794?9 34@ A9?24=B=5<，12345623，CD434 (%"")$ ，12743； ! ’ CD434 1=EED 47?3;7=46 F9693:?2 G46;7;D;9，12345623，CD434 (%""%# ，12743） ［ )9+6/%#6］.6745 ;29 >747;9 9B9E94; 343B<69 6=>;H3:9 *+,-,，;276 I3I9: ?3B?DB3;9@ 34@ 343B<69@ >=D: J74@6 => I:=KB9E6 3K=D; ;29 I389E94; ?:3?J745 =4 ;29 I79: => ;29 67EIB< 6DII=:;9@ K:7@59 ’ 1=EI3:745 ;29 >=D: J74@6 ?23:3?;9:76;7? => ;29 I389E94; ?=4?:9;9 ?:3?J745，;276 I3I9: 59; ;29 :96DB; ;23; ;29 ?=4;74D9@ K< I:974 >=:?745 6;99B K3: 3>;9: 67EIB< 6DII=:;9@ K:7@59 76 I:9>9:3KB< ’ ［ G"* <,/0+］?=4?:9;9；?:3?J；?=4;74D9@ K< I:974>=:?745 6;99B K3: 3>;9: 67EIB< 6DII=:;9@ K:7@59；>747;9 9B9E94; 随着高等级 公 路 特 别 是 高 速 公 路 的 发 展， 在我 国桥梁建设过程 中 遇 到 了 许 多 十 分 突 出 的 问 题， 其 中伸缩缝破 坏、 桥面开裂等现象尤为突出