金属学报  2008, Vol. 44 Issue (4): 489-494

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韧性金属材料渐进断裂的有限元算法研究

杨锋平;孙秦

西北工业大学航空学院

Algorithm Study of Gradual Fracture of Ductile Metallic Material with Finite Element Method

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西北工业大学航空学院

杨锋平; 孙秦 . 韧性金属材料渐进断裂的有限元算法研究[J]. 金属学报, 2008, 44(4): 489-494 .
, . Algorithm Study of Gradual Fracture of Ductile Metallic Material with Finite Element Method[J]. Acta Metall Sin, 2008, 44(4): 489-494 .

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(617 KB)   摘要: 为解决裂纹稳态扩展的有限元数值仿真, 舍弃应力强度因子和$J$积分理论,考虑韧性金属的弹塑性效应和几何非线性效应, 采用基于损伤理论的EWK模型作为断裂判据. 有限元计算时将断裂判据以子程序形式嵌入ABAQUS主程序并保持两者之间的实时通信. 当材料符合子程序判据时, 主程序中以单元弹性模量置“零”来模拟其断裂. 求解时使用一种适合控制结构局部失稳的Newton法, 并以带椭圆中心孔金属薄板的拉伸断裂为算例. 计算结果显示, 上述方法实现的断裂效果符合实际物理现象, 断裂路径符合一般实验结果. 关键词 ： 断裂,  EWK损伤模型,  韧性金属材料,  有限元     Abstract：In order to simulate the gradual expansion of the crack in ductile material which should take the affect of elastic-plastic and geometric nonlinearity into account, the EWK damage model was used as the fracture criterion to instead of stress intensity factors or J integral theory in this paper. Let this criterion be a subroutine of ABAQUS’ main program and kept the two in real time communication in finite element algorithm. When some elements was met the fracture criterion in subroutine, let the Young’s modulus of these elements be “zero” in main program to simulate physical fracture. One kind of Newton method which was suit for localized unstable problems was used in this algorithm. Taking the tensile fracture of a rectangular sheet with a elliptical hole in its center as an example, A numerical result is obtained. The result shows that the effect of the fracture is according to the actual physical phenomena and the path of fracture is consistent with the prediction of analytical solution. Key words： 收稿日期: 2007-09-05      ZTFLH:  TG386   服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 杨锋平 孙秦 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2008/V44/I4/489 [1]Brock D,translated by Wang K R,He M Y,Gao H.El- ementary Engineering Fracture Mechanics.Beijing:Sci- ence Press,1980:131 (Brock D著；王克仁，何明元，高桦译．工程断裂力学基础．北京：科学出版社，1980：131) [2]Li L X,Wang T J.Adv Mech,2005;35:5 (李录贤，王铁军．力学进展，2005；35：5) [3]Kamoulakos A.In:Raabe D,ed.,Continuum Scale Sim- ulation of Engineering Materials.Berlin:Wiley-VCH, 2004:795 [4]Kachanov L M.Izv Akad Nauk SSSR Otd Tekh Nauk, 1958;8:26 [5]Rabotnov Y N.Prog Appl Mech,Anniversary Volume, 1963:307 [6]Janson J,Hult J.J Mech Appl,1977;1:59 [7]Yu S W,Feng X Q.Damage Mechanics.Beijing:Ts- inghua University Press,1997:1 (余寿文，冯西桥．损伤力学．北京：清华大学出版社，1997：1) [8]McClintock F A.Trans ASME J Appl Mech,1968;35: 363 [9]Wilkins M L.Computer Simulation of Dynamic Phenom- ena.New York:Springer Publication,1999:62 [10]Ling D S,Xu X.Nonlinear Finite Element Method and Its Program.Hangzhou:Zhe Jiang University Press,2004:6 (凌道盛，徐兴．非线性有限元及程序．杭州：浙江大学出版社，2004：6) [1] 张禄, 余志伟, 张磊成, 江荣, 宋迎东. GH4169高温合金热机械疲劳循环损伤机理及数值模拟[J]. 金属学报, 2023, 59(7): 871-883. [2] 谷瑞成, 张健, 张明阳, 刘艳艳, 王绍钢, 焦大, 刘增乾, 张哲峰. 三维互穿结构SiC晶须骨架增强镁基复合材料制备及其力学性能[J]. 金属学报, 2022, 58(7): 857-867. [3] 吴进, 杨杰, 陈浩峰. 纳入残余应力时不同拘束下DMWJ的断裂行为[J]. 金属学报, 2022, 58(7): 956-964. [4] 彭子超, 刘培元, 王旭青, 罗学军, 刘健, 邹金文. 不同服役条件下FGH96合金的蠕变特征[J]. 金属学报, 2022, 58(5): 673-682. [5] 赵永好, 毛庆忠. 纳米金属结构材料的韧化[J]. 金属学报, 2022, 58(11): 1385-1398. [6] 胡晨, 潘帅, 黄明欣. 高强高韧异质结构温轧TWIP钢[J]. 金属学报, 2022, 58(11): 1519-1526. [7] 范国华, 缪克松, 李丹阳, 夏夷平, 吴昊. 从局域应力/应变视角理解异构金属材料的强韧化行为[J]. 金属学报, 2022, 58(11): 1427-1440. [8] 李少杰, 金剑锋, 宋宇豪, 王明涛, 唐帅, 宗亚平, 秦高梧. “工艺-组织-性能”模拟研究Mg-Gd-Y合金混晶组织[J]. 金属学报, 2022, 58(1): 114-128. [9] 赵宇宏, 景舰辉, 陈利文, 徐芳泓, 侯华. 装甲防护陶瓷-金属叠层复合材料界面研究进展[J]. 金属学报, 2021, 57(9): 1107-1125. [10] 陈瑞润, 陈德志, 王琪, 王墅, 周哲丞, 丁宏升, 傅恒志. Nb-Si基超高温合金及其定向凝固工艺的研究进展[J]. 金属学报, 2021, 57(9): 1141-1154. [11] 李索, 陈维奇, 胡龙, 邓德安. 加工硬化和退火软化效应对316不锈钢厚壁管-管对接接头残余应力计算精度的影响[J]. 金属学报, 2021, 57(12): 1653-1666. [12] 周红伟, 白凤梅, 杨磊, 陈艳, 方俊飞, 张立强, 衣海龙, 何宜柱. 1100 MPa级高强钢的低周疲劳行为[J]. 金属学报, 2020, 56(7): 937-948. [13] 陈永君, 白妍, 董闯, 解志文, 燕峰, 吴迪. 基于有限元分析的准晶磨料强化不锈钢表面钝化行为[J]. 金属学报, 2020, 56(6): 909-918. [14] 杨杰, 王雷. 核电站DMWJ中材料拘束的影响与优化[J]. 金属学报, 2020, 56(6): 840-848. [15] 于家英, 王华, 郑伟森, 何燕霖, 吴玉瑞, 李麟. 热浸镀锌高强汽车板界面组织对其拉伸断裂行为的影响[J]. 金属学报, 2020, 56(6): 863-873. Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed