ALOF的技术优势

ALOF的技术优势

ALOF (Analysis Laboratory of Failure)软件由University of Iowa、University of Glasgow与National University of Singapore的三位研究人员通力合作研发。主要目标就是为用户提供一个对含缺陷产品方便精确进行模拟计算的软件平台，以评估裂纹和缺陷的安全性。ALOF的计算精度已为大量的实验和学术论文所证明。ALOF的主要功能和特色为：

⑴ 方便快捷地模拟含裂纹或缺陷体的失效破坏过程，评估裂纹的安全性与结构的可靠性。建立CAE模型的时可不预设裂纹形状，裂纹扩展过程无需人工干预；为提高分析精度，可以在裂纹附近进行高效的分层加密。

⑵ ALOF拥有友好的用户交互界面，用户可以在交互界面上建立CAE网格模型，定义材料和荷载以及选择多种裂纹求解算法。ALOF可以根据分析结果自动生成失效或破坏过程的动画，并快捷生成用户所需要的失效分析报告。

ALOF采用了以下两个关键技术解决失效过程模拟：

⑴ XFEM-扩展有限单元法

1994年美国西北大学Belytshcko教授提出的无网格法给出了一种便捷模拟失效过程的途径。1999年美国西北大学的Moes博士在在此基础上提出了XFEM技术，这种技术兼具了传统CAE方法的优势和失效模拟的便捷性。随后出现了XFEM研究热潮，XFEM已趋向成熟，并成功在ABAQUS中应用。

图. 裂纹尖端及路径

XFEM实现了裂纹独立于CAE网格模型，使得建立网格模型和裂纹扩展的过程中不需要考虑裂纹。

图. XFEM的3D裂纹的模拟

⑵ 虚拟节点法

多边形有限元法指CAE网格的形状可以为任意多边形。ALOF的开发人员开发了虚拟节点法，从而使得多边形有限元技术发展并应用到了三维工程计算。利用虚拟节点法可以实现裂纹附近网格的自动分层加密，这种功能目前还没有发现市场上的其他任何软件拥有。

图. 虚拟节点法模拟失效裂纹附近的分层加密

ALOF目前已完成基本功能与结构研发工作，具备二维和三维复杂结构的强度与裂纹失效破坏分析，下面给出ALOF计算的产品实例：

图. ALOF建立百万单元级网格模型

图. ALOF建立裂纹和荷载模型 4

图. ALOF在裂纹附近的职能分层加密

图. ALOF生成裂纹扩展的动画 

图. ALOF 对典型2D裂纹的模拟（双孔孔边裂纹）

图. ALOF 对典型2D裂纹的模拟（巴西圆盘） 6

图. ALOF 对典型2D裂纹的模拟（混合型裂纹）

图. ALOF 对压力容器3D裂纹的计算

图. ALOF 对典型3D裂纹的模拟