ANSYS16.0新增扩展有限元XFEM裂纹扩展仿真简介

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1、ANSYS160新增扩展有限元XFEM裂纹扩展仿真简介中国矿业大学,师访,1 引言早在两年前，就听安世亚太的人说ANSYS15.0将加入XFEM，但结果令人失望。左盼右盼，终于在ANSYS16.0中等来了扩展有限元(ExtendedFiniteElementMethod)XFEM功能。首先，对于不知道XFEM为何物的朋友们，建议看下这篇文献：断裂问题的扩展有限元法研究茹忠亮岩土力学_2011.pdf(834.69KB,下载次数：0)欢迎联系我讨论关于XFEM断裂模拟的相关问题，QQ：15492217582 ANSYS16.0XFEM简介ANSYS16.0发布时候关于结构分析的简介中并未提及XF

2、EM，由此可见ANSYS中的XFEM功能也不会太让人满意，看了其帮助文档(ANSYSMechanicalAPDLFractureAnalysisGuide.pdf(2.52MB,下载次数：0)，3.2节)后发现，事实确实如此。(1) 基于虚拟节点法，与Abaqus一致。(2) 仅支持线弹性材料。(3) 不支持裂尖增强，同样与Abaqus一致，这就导致裂纹尖端不能落在单元内部，只能位于单元边界上。(4) 必须事先给定初始裂纹，即不支持裂纹的自动萌生。鸡肋的是，初始裂纹的定义居然要通过给定水平集值的方法来实现：XFDATA,LSM,ELEMNUM,NODENUM,PHI(5) 支持粘聚裂纹。(6)

3、 支持PLANE182(4节点四边形单元，用于2D平面问题分析)及SOLID185(8节点正方形单元，用于3D问题分析)这两种单元。(7) 仅支持准静态分析，不支持动态断裂。(8) 裂纹每次只能扩展一个单元长度。(9) 仅支持两个裂纹扩展准则：STTMAX，最大周向应力准则(Maximumcircumferentialstresscriterion)；PSMAX(Circumferentialstresscriterion)。两者其实差不多。(10) 当裂纹面受压时，俩裂纹面之间为无摩擦接触状态。ANSYS16.0帮助手册的最后附加了一个梁三点弯曲试验模拟的例子，并附有命令流，大家可以参考学习。3 路漫漫其修远兮如今，XFEM的研究已经取得了很多进展，如:(1) 动态断裂，包括爆炸问题的仿真；(2) 水力压裂模拟；(3) 裂纹交汇扩展；(4) 正交各向异性材料内裂纹扩展；(5) 双材料界面裂纹等。然而，我们在ANSYS16.0中看到的XFEM功能实在有限，本来就是姗姗来迟（Abaqus早在Abaqus6.9版本就已增加XFEM功能），而如今来了，带来的功能着实让人失望。