第一篇：裂紋模擬心得

Abaqus裂紋模擬心得（Contour Integral不是XFEM）

最近由于項(xiàng)目需要，做了一些裂紋相關(guān)的模擬，在此把一些心得體會(huì)貼到論壇上與大家分享，如有不當(dāng)之處，歡迎大家指正！

本帖主要側(cè)重于介紹裂紋定義過程中各個(gè)選項(xiàng)的意義，具體的操作過程論壇里已經(jīng)有高手做了很好的教程，至于斷裂力學(xué)理論推薦大家看一下沈成康寫的《斷裂力學(xué)》一書。裂紋的定義和輸出需要用到interaction模塊和step模塊：

一、Interaction模塊

1.1預(yù)制裂紋（步驟：菜單/special/crack/assign seam）

注意：并不是作裂紋分析都要定義seam，如果你的裂紋不是一條縫，而是一個(gè)缺口，則不需要assign seam，直接走下一步（定義裂紋）就行。

1.2創(chuàng)建裂紋（步驟：菜單/special/crack/create，type：contour integral）

—crack front：crack front是用來定義第一圍線積分的區(qū)域，2D下我們可以選擇包圍裂尖點(diǎn)的面，3D則選擇包圍裂尖線的面；另外還有一種定義crack front的方法，就是直接選擇裂尖點(diǎn)（2D）或裂尖線3D），用這個(gè)方法定義crack front不需要再定義下一步的crack tip/line，比較簡便，兩種方法算出的結(jié)果沒有明顯的差別，其實(shí)只是影響積分路線的問題，但是J積分值是路徑無關(guān)的，看個(gè)人喜好吧

—crack tip/line：這個(gè)比較好理解就是裂尖點(diǎn)（2D）或線（3D），如果我們在上一步中用方法二定義crack front，這一步就直接跳過了

—crack extension direction（定義裂紋擴(kuò)展方向）：這里定義的其實(shí)是一個(gè)虛擬的裂紋擴(kuò)展方向，定義了這個(gè)參考方向后，我們才能通過輸出的角度判斷裂紋擴(kuò)展方向，可以通過兩種方法：

o q vector：輸入一個(gè)方向，用來作為計(jì)算裂紋的擴(kuò)展方向的參考方向；

o normal to crack plane：crack plane表示裂紋的對稱面（當(dāng)裂紋在一個(gè)平面內(nèi)時(shí)，可能需要分開定義多個(gè)裂紋），這種方法下我們只需定義裂紋面的法線方向，通過（t表示裂紋尖端的切線）,會(huì)在每個(gè)節(jié)點(diǎn)得出一個(gè)q方向（如下圖）；

o注意：q的方向?qū)敵龅膽?yīng)力強(qiáng)度因子，J積分等都會(huì)有影響，一般情況下，q最好在裂紋平面內(nèi)，且垂直于裂尖線的切線，否則算出的應(yīng)力強(qiáng)度因子，J積分值等等在不同圍線積分中會(huì)差別較大。

二、step模塊

定義好了裂紋相關(guān)參數(shù)后，我們需要返回step模塊定義輸出變量：

步驟：菜單/output/history output requests/create，domain：crack，可以輸出的值包括：J-integral，Ct-integral，stress intensity factor，T-stress

—J-integral：用于應(yīng)變率無關(guān)材料的準(zhǔn)靜態(tài)分析過程，包括線彈性，非線性彈性，彈塑性材料（單調(diào)加載工況）的靜態(tài)分析。J-integral的優(yōu)點(diǎn)是和積分路徑無關(guān)，從而可以避開尖端塑性區(qū)的影響。

—Ct-integral：用于蠕變分析（一般較少用到）—應(yīng)力強(qiáng)度因子：

o 只能用于分析線彈性材料，表示裂紋尖端的應(yīng)力場強(qiáng)度；

o 有三個(gè)應(yīng)力強(qiáng)度因子K1，K2，K3，分別對應(yīng)于張開型，滑開型和撕開型裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子

o 在輸出應(yīng)力強(qiáng)度因子時(shí)也會(huì)輸出一個(gè)J-integral值，因?yàn)樗惴ú煌?，這個(gè)值和直接輸出的J-integral會(huì)略有差異；

o 方向判斷準(zhǔn)則：Maximum tangential stress（在dat文件中輸出的MTS值就是通過這個(gè)準(zhǔn)則算出的裂紋擴(kuò)展方向），Maximum energy release rate（dat中用MERR表示），K2=0（dat中的K20）

—T-stress（表示裂紋尖端平行于裂紋面方向的應(yīng)力）

xfem表面上看屬于斷裂力學(xué)的裂紋擴(kuò)展問題，實(shí)際上它卻是用材料弱化的機(jī)制研究裂紋的擴(kuò)展，這點(diǎn)首先放著不提，我來說說斷裂與損傷。斷裂力學(xué)早于損傷力學(xué)，格里菲斯最早研究的，斷裂力學(xué)是為了研究純在初始裂紋時(shí)材料的反映，由于會(huì)有應(yīng)力集中現(xiàn)象出現(xiàn)，應(yīng)力表達(dá)式具有奇異性與裂紋尖端離某一點(diǎn)半徑的平方根倒數(shù)有關(guān)。為了解決這一問題才有了裂紋強(qiáng)度因子，但是無法使用這種比較簡單的假設(shè)分析整個(gè)斷裂的過程。以后斷裂力學(xué)的發(fā)展雖然得到了擴(kuò)充，比如引入了塑性區(qū)域和paris模型研究疲勞，但是對于整個(gè)斷裂尖端材料的性質(zhì)還是進(jìn)行了不切合實(shí)際的簡化，比如理想彈塑性，線彈性等（但是對于金屬比較合理）。損傷力學(xué)晚于斷裂力學(xué)卡切諾夫和他的合作者（名字忘了）研究金屬蠕變的時(shí)候進(jìn)入了這一研究方法，他可以充分反映材料的弱化，同時(shí)從大的范圍上來看，損傷力學(xué)是涵蓋在連續(xù)介質(zhì)力學(xué)下面的一個(gè)力學(xué)直系里面，這一點(diǎn)與斷裂力學(xué)截然不同，人們無法將斷裂力學(xué)合理的歸納為連續(xù)介質(zhì)的范疇中，而往往單獨(dú)叫斷裂力學(xué)力學(xué)。損傷力學(xué)出現(xiàn)以后大大搶了斷裂力學(xué)的風(fēng)頭，因?yàn)閿嗔蚜W(xué)更多偏重靜態(tài)問題（這種靜態(tài)是指無法確切的研究整個(gè)斷裂過程），而損傷力學(xué)可以做到，只要定義損傷形式和演化規(guī)律，一條或者幾條損傷代就可能出現(xiàn)并實(shí)現(xiàn)材料或者結(jié)構(gòu)性能的評估。但是損傷力學(xué)所能反映的特有性質(zhì)：材料弱化又成為這種力學(xué)體系的一個(gè)致命弱點(diǎn)，網(wǎng)格敏感稱為損傷力學(xué)無法擺脫和倍受攻擊的“傷口”，為了完善這一問題，aifantis和他的合作者提出了劃時(shí)代的非局部化模型理論，而deborst，peerlings，geerling在公元2000年以前將這種非局部化模型體系完全的建立起來，人們發(fā)現(xiàn)了使用損傷力學(xué)可以真正的實(shí)現(xiàn)材料斷裂問題的解決方案，隨著計(jì)算機(jī)和有限元力學(xué)的發(fā)展，現(xiàn)在利用損傷力學(xué)的體系計(jì)算斷裂力學(xué)問題已經(jīng)可以做到了。所以在abaqus軟件中或有那么多的損傷力學(xué)模型，因?yàn)槊恳环N對應(yīng)一種損傷機(jī)理，可以很好的反映材料的弱化以致斷裂的模擬（比如使用單元?jiǎng)h除技術(shù)）。

但是斷裂力學(xué)與損傷力學(xué)兩者的結(jié)合問題卻一直沒有得到很好的解決，究其原因在于斷裂力學(xué)存在裂紋尖端的應(yīng)力奇異現(xiàn)象，而用損傷力學(xué)的方法研究裂紋尖端的時(shí)候，會(huì)使得裂紋尖端既要保持應(yīng)力奇異又要保持材料的弱化，這樣的耦合問題很難得到合理且唯一的解(這一部分可以參考余壽文老師和馮西橋老師的那本損傷力學(xué))。但是有限元方式使得這種耦合機(jī)制得到改善，其實(shí)Xfem本身就是這兩種力學(xué)機(jī)制相耦合的產(chǎn)物，xfem中可以預(yù)置crack來模擬裂紋尖端的應(yīng)力奇異，使用材料弱化定義方法實(shí)現(xiàn)損傷機(jī)理，所以說xfem具有劃時(shí)代意義也不為過。

ls所說的損傷力學(xué)可以實(shí)現(xiàn)裂紋發(fā)展，但是從機(jī)理上存在問題，第一點(diǎn)損傷代具有寬度，而斷裂帶沒有。第二點(diǎn)損傷存在網(wǎng)格敏感問題，網(wǎng)格越細(xì)，損傷帶越小，與實(shí)際不符。第三點(diǎn)，雖然可以利用非局部化模型消除網(wǎng)格敏感，但極其復(fù)雜，一般很少采用。第四點(diǎn)，損傷無法真正實(shí)現(xiàn)裂紋尖端的應(yīng)力奇異效應(yīng)

第二篇：Abaqus裂紋模擬心得(Contour Integral不是XFEM)

Abaqus裂紋模擬心得（Contour Integral不是XFEM）

最近由于項(xiàng)目需要，做了一些裂紋相關(guān)的模擬，在此把一些心得體會(huì)貼到論壇上與大家分享，如有不當(dāng)之處，歡迎大家指正！

本帖主要側(cè)重于介紹裂紋定義過程中各個(gè)選項(xiàng)的意義，具體的操作過程論壇里已經(jīng)有高手做了很好的教程，至于斷裂力學(xué)理論推薦大家看一下沈成康寫的《斷裂力學(xué)》一書。裂紋的定義和輸出需要用到interaction模塊和step模塊：

一、Interaction模塊

1.1 預(yù)制裂紋（步驟：菜單/special/crack/assign seam）

注意：并不是作裂紋分析都要定義seam，如果你的裂紋不是一條縫，而是一個(gè)缺口，則不需要assign seam，直接走下一步（定義裂紋）就行。

1.2 創(chuàng)建裂紋（步驟：菜單/special/crack/create，type：contour integral）

—crack front：crack front是用來定義第一圍線積分的區(qū)域，2D下我們可以選擇包圍裂尖點(diǎn)的面，3D則選擇包圍裂尖線的面；另外還有一種定義crack front的方法，就是直接選擇裂尖點(diǎn)（2D）或裂尖線3D），用這個(gè)方法定義crack front不需要再定義下一步的crack tip/line，比較簡便，兩種方法算出的結(jié)果沒有明顯的差別，其實(shí)只是影響積分路線的問題，但是J積分值是路徑無關(guān)的，看個(gè)人喜好吧

—crack tip/line：這個(gè)比較好理解就是裂尖點(diǎn)（2D）或線（3D），如果我們在上一步中用方法二定義crack front，這一步就直接跳過了

—crack extension direction（定義裂紋擴(kuò)展方向）：這里定義的其實(shí)是一個(gè)虛擬的裂紋擴(kuò)展方向，定義了這個(gè)參考方向后，我們才能通過輸出的角度判斷裂紋擴(kuò)展方向，可以通過兩種方法：

o q vector：輸入一個(gè)方向，用來作為計(jì)算裂紋的擴(kuò)展方向的參考方向；

o normal to crack plane：crack plane表示裂紋的對稱面（當(dāng)裂紋在一個(gè)平面內(nèi)時(shí)，可能需要分開定義多個(gè)裂紋），這種方法下我們只需定義裂紋面的法線方向，通過（t表示裂紋尖端的切線）, 會(huì)在每個(gè)節(jié)點(diǎn)得出一個(gè)q方向（如下圖）；

o 注意：q的方向?qū)敵龅膽?yīng)力強(qiáng)度因子，J積分等都會(huì)有影響，一般情況下，q最好在裂紋平面內(nèi)，且垂直于裂尖線的切線，否則算出的應(yīng)力強(qiáng)度因子，J積分值等等在不同圍線積分中會(huì)差別較大。

二、step模塊

定義好了裂紋相關(guān)參數(shù)后，我們需要返回step模塊定義輸出變量： 步驟：菜單/output/history output requests/create，domain：crack，可以輸出的值包括：J-integral，Ct-integral，stress intensity factor，T-stress

—J-integral ：用于應(yīng)變率無關(guān)材料的準(zhǔn)靜態(tài)分析過程，包括線彈性，非線性彈性，彈塑性材料（單調(diào)加載工況）的靜態(tài)分析。J-integral的優(yōu)點(diǎn)是和積分路徑無關(guān)，從而可以避開尖端塑性區(qū)的影響。

—Ct-integral：用于蠕變分析（一般較少用到）—應(yīng)力強(qiáng)度因子：

o 只能用于分析線彈性材料，表示裂紋尖端的應(yīng)力場強(qiáng)度；

o 有三個(gè)應(yīng)力強(qiáng)度因子K1，K2，K3，分別對應(yīng)于張開型，滑開型和撕開型裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子

o 在輸出應(yīng)力強(qiáng)度因子時(shí)也會(huì)輸出一個(gè)J-integral值，因?yàn)樗惴ú煌?，這個(gè)值和直接輸出的J-integral會(huì)略有差異；

o 方向判斷準(zhǔn)則：Maximum tangential stress（在dat文件中輸出的MTS值就是通過這個(gè)準(zhǔn)則算出的裂紋擴(kuò)展方向），Maximum energy release rate（dat中用MERR表示），K2=0（dat中的K20）

—T-stress（表示裂紋尖端平行于裂紋面方向的應(yīng)力）

第三篇：現(xiàn)澆板裂紋處理方案

針對現(xiàn)澆板裂紋處理方案

現(xiàn)狀敘述：

經(jīng)現(xiàn)場查看，現(xiàn)澆樓板面局部出現(xiàn)不均勻裂紋，裂紋分布呈無規(guī)則分布狀態(tài)，裂紋寬度0.5mm-2mm不等，裂紋深度現(xiàn)場檢測為2mm-10mm不等，同時(shí)發(fā)現(xiàn)有局部貫穿性滲水裂紋。原因分析：

針對上述現(xiàn)澆板裂紋現(xiàn)象，經(jīng)項(xiàng)目質(zhì)量組綜合分析，導(dǎo)致裂紋質(zhì)量缺陷原因大致如下;

1、砼成型后上荷載過早，導(dǎo)致未終凝的樓板砼受擾動(dòng)，造成裂紋。

2、砼澆筑的過程中，振搗不實(shí)，收面過早，未二次表面處理，澆筑完成后的養(yǎng)護(hù)不到位。

3、澆筑時(shí)間正處于高溫季節(jié)，施工過程中未依次澆筑，前后澆筑間隔時(shí)間過長，導(dǎo)致前后兩次砼存在界面裂紋。

4、砼的施工參數(shù)未達(dá)標(biāo)，有分層、離析等缺陷，致板面裂紋。處理方案：

1、針對裂紋寬度小于2mm的未貫穿性裂紋，采用標(biāo)號(hào)為42.5的水泥漿灌漿處理。

工藝：板面清理——裂紋潤濕——調(diào)配水泥漿——灌漿。

2、針對裂紋寬度大于2mm的貫穿性板面裂紋，采用切槽，嵌入環(huán)氧樹脂表面處理。

工藝：

1、劃線切v型槽，寬度3cm，深度2cm，避開板面鋼筋。

2、清理v型槽內(nèi)雜物，沖洗干凈。

3、調(diào)配環(huán)氧樹脂，待v型槽內(nèi)無明水時(shí)嵌入。

4、表面采用1：2水泥砂漿收面刷毛。板底處理方案;板底無明顯裂紋，對板底水印部分采用布設(shè)寬度10cm玻纖網(wǎng)加強(qiáng)層，再按設(shè)計(jì)面層施工工藝進(jìn)行。

第四篇：樓梯梁裂紋預(yù)防及整改措施

樓梯梁裂紋預(yù)防及整改措施

在2009年5月4日對2#、3#樓外觀質(zhì)量及尺寸偏差的檢查過程中發(fā)現(xiàn) 3#樓2層TL7梁身有較多裂紋，有部分裂紋已貫通全梁。

一、原因查找

發(fā)現(xiàn)此問題后，項(xiàng)目部對上部正在澆筑的樓梯TLX梁進(jìn)行觀察、分析及現(xiàn)場驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)造成裂紋的主要原因是剪力墻大鋼模斜向支撐，支撐受力點(diǎn)在梁上部及側(cè)部，在澆筑剪力墻砼過程中因支撐受力較大，造成梁因外力影響而造成砼局部裂紋。

二、預(yù)防及整改措施

1、撤銷剪力墻在梁上部的斜向支撐。

2、對3#樓2層TL7梁進(jìn)行返工處理，將TL7梁砼用人工全部鑿掉，用同標(biāo)號(hào)砼重新進(jìn)行澆筑。具體措施如下：

①、為保證在返工處理過程中不影響其它構(gòu)件，首先對梁底進(jìn)行支撐，支撐后在進(jìn)行砼鑿鉆。

②、鑿鉆順序?yàn)橄葟牧簝深^逐步向梁中進(jìn)行鑿鉆。

③、在鑿鉆過程中特別注意對鋼筋的保護(hù)工作，保證鋼筋不受損傷及位移。④、鑿掉梁砼后對鋼筋進(jìn)行清理及校正，完成后報(bào)監(jiān)理、建設(shè)單位進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后進(jìn)行模板支設(shè)及砼澆筑工作。

寶塔建司第三十施工處

2009年5月18日

第五篇：樓板頂裂紋整改方案

138棟#2404及2504戶樓板頂裂紋整改方案

138棟2404餐廳裝修后，頂板膩?zhàn)踊颐撀洌P除脫落膩?zhàn)踊液?，發(fā)現(xiàn)有碳纖維補(bǔ)整裂紋痕跡，同時(shí)發(fā)現(xiàn)頂板砼面、模板拼縫處不平整，針對這一問題進(jìn)行原因分析并制定整改方案。

一、問題特征

1.業(yè)主鏟除脫落膩?zhàn)踊液?，發(fā)現(xiàn)約有3-4平方米不規(guī)則碳纖維補(bǔ)整痕跡，工人現(xiàn)場用力鏟除，發(fā)現(xiàn)粘結(jié)勞固，鏟除困難，符合碳纖維對裂紋加固處理的方案。但表面出現(xiàn)高差，膩?zhàn)踊沂┕r(shí)未作特殊處理，出現(xiàn)脫落。2.在碳纖維處理相鄰位置頂板出現(xiàn)高差不平，同時(shí)出現(xiàn)膩?zhàn)踊颐撀?，并出現(xiàn)漏漿后的蜂窩。

二、原因分析

1． 碳纖維補(bǔ)整部位，可能是樓板裂紋形成進(jìn)行的加固處理，結(jié)合2504戶修補(bǔ)痕跡，認(rèn)定為樓板開裂后的修補(bǔ)。裂紋形成的原因：○1由于高層為輸送泵運(yùn)送砼，水灰比較大，同時(shí)收縮也較大，出現(xiàn)裂紋。○2由于施工處于夏季施工，溫度較高，水蒸發(fā)較快引起裂紋?！?施工中施工人員過早施工，引起的震動(dòng)裂紋。

2． 頂板不平部分，此處為樓板拼縫不平，木方未放置在模板拼縫處，引起一邊模板在重力作用下沉降，出現(xiàn)不平、漏漿和麻面。

三、處理方案和整改措施

1． 針對樓板裂紋，2404戶頂部已作碳纖維加固處理，2504戶地面已壓漿修補(bǔ)。為使業(yè)主放心，在裂紋處上部采用注漿機(jī)灌注環(huán)氧膠液-地面清理-裂縫處做碳纖維進(jìn)行加固-客廳地面找平，保證找平層不再出現(xiàn)任何裂縫，保證客廳地面整體與臥室地面自然結(jié)合，無明顯色差高差。否則業(yè)主可以要求二次整改到位。要求2404戶頂部不平位置鏟除干凈原有膩?zhàn)踊?，用膠灰補(bǔ)平頂面，再按2404業(yè)主原有裝修方式進(jìn)行恢復(fù)，保修期限砼裝修保修期。

2． 樓板不平部位，鑿除不平砼，對麻面部位用1：2水泥沙漿補(bǔ)平，然后再按2404業(yè)主原有裝修方式進(jìn)行恢復(fù)。

3． 在業(yè)主裝修過程中發(fā)現(xiàn)原修復(fù)處有線性滲水痕跡將由我方承擔(dān)修復(fù)責(zé)任，出現(xiàn)其他滲水狀況由業(yè)主自行負(fù)責(zé)。（除外墻滲水）