基于FRANC2D的疲劳裂纹扩展数值模拟

介绍了二维断裂分析有限元软件FRANC2D(Fracture Analysis Code in 2 Dimensions)疲劳裂纹扩展的基本原理以及一般计算过程,为了验证FRANC2D在疲劳裂纹扩展数值模拟方面的准确性,对含中心裂纹试样平板进行疲劳试验,并将试验结果和软件中模拟的结果进行对比,同时进一步说明其方法。

基于FRANC2D的中央裂纹平板断裂力学分析

针对用于断裂力学分析的通用有限元程序和专业有限元程序进行了分析,介绍了FRANC2D程序的建模、断裂力学分析过程。以含有中央裂纹平板为研究对象,验证了FRANC2D用于计算KⅠ值的可行性;通过网格粗细模型结果比较发现,用FRANC2D分析时,网格大小对计算结果影响不大,采用较粗网格就能得到满意的结果。通过对应力强度因子KⅠ、J积分法、应变能释放率G值有限元和理论结果比较,FRANC2D计算精度满足工程需要。

FRANC2D/L软件在断裂分析中的应用

介绍了FRANC2D/L软件在模拟裂纹扩展中的应用,以实例展示了FRANC2D/L在实际运用中计算结果的准确性,比较了FRANC2D/L的模拟结果和理论数值解结果,结果证明了用FRANC2D/L模拟的可行性和可靠性。

二维断裂分析软件FRANC2D

本文主要介绍了有限元分析软件FRANC2D的原理、构成及使用方法，该软件具有方便的操作界面，计算精度较高，可以对裂纹进行模拟扩展，并计算出应力强度因子。通过举例分析细节的介绍了该软件的使用方法。

铝合金平板疲劳裂纹扩展FRANC2D数值模拟研究

疲劳是结构破坏中存在的主要问题。本文介绍二维断裂分析有限元软件FRANC2D(Fracture Analy-sis Code in 2 Dimensions)疲劳裂纹扩展的基本原理和理论基础,并用其对带孔铝合金平板的孔边疲劳裂纹扩展进行模拟,通过改变裂纹扩展量Δα,分析Δα对疲劳裂纹扩展的影响,得到裂纹扩展前后的应力场和不同裂纹扩展量Δα下应力强度因子的变化,并通过模拟得出裂纹扩展图。

有限板共线多孔MSD疲劳裂纹扩展有限元模拟

介绍了二维断裂分析有限元软件FRANC2D/L在疲劳裂纹扩展模拟方面的基本步骤.利用该软件对有限板中心孔边对称裂纹的疲劳裂纹扩展进行模拟计算,对比模拟结果和试验数据,发现两者吻合良好,证明了利用该方法模拟疲劳裂纹扩展的可靠性.将FRANC2D/L应用到有限板共线多孔MSD疲劳裂纹扩展的有限元模拟上,得到了各孔边裂纹的长度和疲劳扩展寿命之间的关系曲线.模拟计算结果表明,在相同条件下,有限板中心孔边对称裂纹的裂纹扩展寿命要远远高于MSD结构中中心孔边裂纹的疲劳扩展寿命;由于MSD结构中影响各孔边裂纹的因素有所差异,各条裂纹的疲劳扩展寿命也会有所不同.另外,还给出了不含主裂纹的MSD和含主裂纹的MSD两种情况下的疲劳裂纹扩展历程,通过比较得知,含主裂纹的MSD结构更容易发生裂纹的合并和贯穿致使结构发生破坏.

有限板共线多孔MSD应力强度因子有限元分析

文章应用二维断裂分析有限元软件FRANC2D/L对有限板共线多孔MSD应力强度因子进行有限元仿真分析,得到不同损伤模式下的应力强度因子(SIF)随裂纹尺寸变化的规律。将中心孔模式与已有文献结果进行比较表明,数值较为精确,证明了利用该方法得到的SIF计算结果的可靠性,即不同长度裂纹的SIF计算可有效地通过FRANC2D/L的裂纹扩展功能来实现。计算结果表明,MSD裂纹相比单裂纹的SIF有所增加,随着裂纹长度的增加,这种现象更加明显;在某些情况下,MSD裂纹的SIF可按单裂纹的SIF进行计算;影响MSD裂纹SIF的因素主要是邻近裂纹的长度、裂纹间或裂纹与边界的距离。最后文章给出了无主裂纹的MSD和有主裂纹的MSD两种情况的SIF随裂纹扩展历程变化的规律。

Ⅰ型裂纹稳定扩展裂尖塑性区研究

运用FRANC2D/L软件分别对6.35 mm和2 mm两种厚度Arcan试件的Ⅰ型裂纹稳定扩展进行数值计算,研究了该软件的网格划分技术对计算结果的影响,发现该软件的计算精度主要受裂纹区的网格密度影响(当裂纹面单元与裂纹每步扩展单元尺寸一致时,计算精度好).通过分析有效应力,研究了材料、裂纹扩展长度及试件厚度对裂纹尖端塑性区尺寸的影响.研究结果表明,材料的屈服应力越大,其裂尖塑性区尺寸越小;塑性区尺寸随裂纹扩展长度的增加,先增大后趋于不变;塑性区的形状与板厚或边界有关,6.35 mm厚的母材及3种焊接板材塑性区成扩散型,2 mm厚的母材成Dugdale模型,25.4 mm以上厚度母材成平面应变模型;裂纹启裂时,塑性区随着厚度的增加而减小,最终不变.

钢筋混凝土结构裂纹扩展数值模拟

通过FRANC 2D软件模拟裂纹扩展,得出了应力和应力强度因子.对应力的影响因素研究发现:相对保护层厚度对钢筋周围混凝土的最大拉应力影响较大.通过应力和应力强度因子可以确定裂纹起始点,从而进行钢筋混凝土裂纹扩展模拟,以对实际结构中裂纹的扩展提供参考.

铝合金裂纹稳定扩展数值分析

应用FRANC2D/L对铝合金2024—T351板材I型裂纹稳定扩展进行了数值计算,阐述了FRANC2D/L的分析方法及四分之一点奇异单元的特性;分析了临界COD判据在计算过程中的应用。通过实验与计算结果的对比分析,表明了FRANC2D/L为一可行、可靠的二维裂纹稳定扩展分析工具。

断层断裂过程的数值模拟

逆断层的错动角度、错动的位移量以及土体性质等都会对上覆土层造成不同的影响。利用美国Cornell大学断裂力学小组开发的Franc2d有限元软件,对断层地表露头位置、断层在土体中传播模式以及断层的不同厚度与断层水平扩展距离间的关系,断层不同厚度与断层抬升的垂直高度间的关系进行断层错动的模拟,得出一些有意义的结论。

含多排孔结构的MSD疲劳试验与有限元分析

基于无预制裂纹3排平行孔平板的疲劳试验,对含相似应力水平的多细节结构产生多处损伤(Multiple Site Damage,MSD)的规律进行了研究。为了研究产生MSD结构中裂纹之间的干涉影响,利用Franc2D/L对主裂纹、等长双侧裂纹,等长单双裂纹、单孔等长双裂纹四种开裂模式的裂纹应力强度因子进行了计算分析。计算结果表明:裂纹扩展初期,裂纹主要受到自身开裂孔的干涉影响,四种模式下裂纹的无量纲应力强度因子比较相近;随着裂纹长度的增加,试验和有限元结果都表明了裂纹间的干涉影响显著加快了裂纹的扩展速度。

水力压裂裂缝启裂扩展数值模拟

水力压裂过程中对裂缝的启裂和扩展的研究有重大的理论意义。本论文利用Franc2D/L软件,它一方面克服了其他有限元软件需要不断手动划分网格的缺点,另一方面也保证了裂缝尖端参数的精度。本文所要做的第一步是要建立模型,再对水力压裂过程中,裂缝的启裂和扩展进行数值模拟。通过数值模拟,得到了压裂过程中人工裂缝周围地应力的分布,为更好地进行体积压裂裂缝受力分析奠定了基础。

页岩储层水力压裂裂缝相互作用数值模拟研究

在大多数的低渗透油气藏中,特别是页岩储层中,通常发育着丰富的天然裂缝。所以在页岩储层水力压裂的过程中,人工裂缝与天然裂缝之间所存在的关系以及相互作用,是很有必要对其进行探索及研究的。本文应用Franc2D/L软件,进行了模拟试验,目的是分析出在水力压裂过程中,人工裂缝与天然裂缝有什么样的相互影响。从得出来的数据可以得到它们相互作用的结果,这一结论的获得能够为体积压裂效果评价打下基础。

面向瓦尔河流域的水资源规划决策系统应用

随着城市化的发展,如何满足越来越复杂及多样化的社会需求成为现今制定水资源规划方案的重大挑战。在过去的30 a间,水信息技术尤其是水文学,水力学和模型技术的综合应用成为了分析当前水资源状况及预测其未来发展变化的主要工具。得益于监测技术的进步,在城市地区,飞速增长的实时观测数据急需建立立体化的模型系统来进行分析处理以便对整个城市资源环境及相关市政应急服务系统进行综合规划。讨论并提出在复杂流域系统中利用水信息技术,基于实时监测数据进行分析预测以制定水资源规划管理方法的流程结构。所述方法已经被实际应用于法国地中海沿岸的瓦尔河流域(约2800 km^2)的日常水资源管理。

不同荷载组合作用下Top—Down裂缝扩展行为研究

Top—Down裂缝是沥青路面一种新型早期病害形式,成因复杂,影响深远。本文利用断裂力学有限元数值分析法,应用FRANC2D软件重点分析在交通荷载、温度荷载或两者共同作用下沥青路面的TDC扩展机理。研究表明交通荷载主要造成Ⅰ—Ⅱ复合型裂纹扩展,温度应力主要引起Ⅰ型裂纹扩展。在交通荷载和低温应力的共同作用下,Ⅰ型应力强度因子较大,而Ⅱ型应力强度因子较小。两种应力强度因子以及裂纹起裂角都随着裂纹初始长度的增加而增加。