基于ABAQUS二次开发的裂纹扩展模拟

摘要

裂纹的扩展是典型的材料不连续问题,传统的有限元方法难以实现裂纹扩展过程的仿真模拟。为了解决传统有限元在模拟裂纹扩展的不足,XFEM方法(extended Finite Element Method,XFEM)引入水平集函数描述裂纹形态,实现了裂纹在单元内部的扩展,克服了传统方法只能依赖单元生死来模拟裂纹扩展的难题。以Abaqus为平台,应用Python脚本语言开发了一套裂纹自动扩展程序包,利用Abaqus固有的方法编写程序,通过扩展有限元功能实现裂纹的自动扩展,通过模拟I型边裂纹和三点弯梁的裂纹的扩展过程,验证了XFEM方法的有效性。同时,模拟了多裂纹的扩展过程。结果表明:方法不仅能够利用Abaqus软件的实现复杂的加载和边界模拟,同时又能体现XFEM在裂纹扩展模拟上的优势,为解决实际复杂问题提供了途径。