设计仿真 | Marc 基于网格重划分技术的裂纹扩展分析

MARC基于网格重划分技术的裂纹扩展分析

裂纹萌生和扩展研究对于核工业、石油和天然气工业、航空航天和其它工业都非常关键，安全问题十分重要。本案例介绍了VCCT方法使用网格重划分技术进行裂纹扩展，针对橡胶块的裂纹进行分析，观察裂纹在加载过程中的增长。 

01

设 置 方 法

图1 橡胶块模型

使用的模型（如图1所示）是一个橡胶件，每侧都有初始裂纹。采用单位厚度的平面应变。橡胶块的底面粘在固定的刚体上，其上侧也粘在另一个刚体上，这个刚体可移动，以便加载结构。初始网格也如图1所示。初始模型中只使用了九个元素，该网格只需要描述几何结构。

图2 橡胶件材料参数

使用典型的Mooney材料模型。所用的材料特性参数为c10=0.8 MPa和c01=0.1 MPa

图3 裂纹扩展设置

加载-卸载序列的时间段为1秒，该序列重复20次。VCCT选项中输入的时间段为1。然后程序将记录载荷序列内的最大能量释放率以及相应的估计裂纹扩展方向。在每个加载序列结束时，进行重新网格化，裂纹沿裂纹扩展方向扩展。VCCT选项中规定的0.05的量。这两种裂缝的设置相同。

图4 网格重划分功能

每个加载序列结束时的重新网格为自动触发。重新网格设置的唯一输入是要使用的元素数量应进行网格重划分。

02

仿 真 结 果

图5~10显示了疲劳情况下裂纹扩展的结果。演出了裂纹在生长中采取的路径。从水平方向出发，转向边界，然后转向再次返回。注意到裂缝尖端周围的精细网格。此网格密度比用于网格重新更新。当增长增量小于默认网格密度时，它将覆盖最小边长度以允许在不断增长的裂纹尖端周围形成精细的网格。它还可以在每个裂纹尖端周围设置更精细的网格。因此裂纹扩展增量越小，网格越细。