6.6.4  动态断裂力学求解

6.6.4 动态断裂力学求解

1.设置分析类型

激活动力学求解如下。

GUI:单击Main Menu→Solution→Analysis Type→New Analysis,弹出分析类型设置面板,如图6-30所示,选择瞬态动力学求解(Transient),单击“OK”按钮,弹出瞬态动力学求解方法设置面板,在该面板中选择求解方法(Solution method)为完全法(Full),质量矩阵使用一致质量矩阵,因此保持默认设置,单击“OK”按钮,如图6-31所示。

978-7-111-41679-1-Chapter06-44.jpg

图6-30 分析类型设置面板

978-7-111-41679-1-Chapter06-45.jpg

图6-31 瞬态动力学求解方法设置面板

2.定义边界条件

断裂力学的瞬态分析的边界条件与静态分析时的一致,参见静态断裂力学求解中的边界条件设置方法。

3.定义载荷

(1)定义阶跃函数

GUI:单击Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Functions→Refine/Edit,弹出函数编辑器设置面板,如图6-32所示,设置该函数为多变量函数(Multivalued function based on regime variable),变量名为T,变量名对应的变量为时间(TIME),单击函数编辑器上变量区域1(Regime1),弹出变量的第一个变化区间及函数值设置面板,如图6-33所示,设置T的变化范围为0~0.00005,对应的函数值为-10E6,单击函数编辑器上变量区域2(Regime2),弹出变量的第二个变化区间及函数值设置面板,如图6-34所示,设置T的变化范围为0.00005~0.0005,对应的函数值为0,选择函数编辑器中File→Save,弹出保存函数文件对话框,输入函数名为FC,然后保存文件,选择函数编辑器中File→Close,关闭函数编辑器。

978-7-111-41679-1-Chapter06-46.jpg

图6-32 函数编辑器设置面板

978-7-111-41679-1-Chapter06-47.jpg

图6-33 设置变量的第一个变化区间及函数值

978-7-111-41679-1-Chapter06-48.jpg

图6-34 设置变量的第二个变化区间及函数值

(2)读入函数

GUI:单击Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Functions→Read File,弹出读入函数文件对话框,选择刚保存的FC文件,单击“打开”按钮,弹出函数加载器设置面板,如图6-35所示,输入表格参数名(Table parameter name)为FT,输入完毕,单击“OK”按钮。

978-7-111-41679-1-Chapter06-49.jpg

图6-35 函数加载器设置面板

(3)施加表载荷

GUI:单击Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Pressure→On Lines,弹出拾取对话框,用鼠标拾取线L58和L13,单击“OK”按钮,弹出线上施加压力的设置面板,如图6-10所示,设置压力加载方式为存在的表格(Existing table),单击“OK”按钮,弹出施加表载荷设置面板,如图6-36所示,选择FT,单击“OK”按钮。

978-7-111-41679-1-Chapter06-50.jpg

图6-36 施加表载荷设置面板

4.定义载荷步

(1)定义输出控制

GUI:单击Main Menu→Solution→Load Step Opts→Output Ctrls→DB/Results File,弹出输出控制设置面板,如图6-37所示,设置输入每一个子步(Every substep),单击“OK”按钮。

978-7-111-41679-1-Chapter06-51.jpg

图6-37 输出控制设置面板

(2)设置阻尼

GUI:单击Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequence→Damping,弹出阻尼设置面板,如图6-38所示,输入质量阻尼系数(Mass matrix multiplier)为0.000002和刚度阻尼系数(Stif.matrix multiplier)为0.00001,单击“OK”按钮。

978-7-111-41679-1-Chapter06-52.jpg

图6-38 阻尼设置面板

5.设置断裂力学求解

该步骤可参考本章静态断裂力学求解中的“设置断裂力学求解”中的(1)~(4)。

6.求解

(1)定义四个数组

为了存储动态应力强度因子需定义四个数组,定义方法如下。

GUI:单击Utility Menu→Parameters→Array Parameters→Define/Edit,弹出数组参数面板,如图6-39所示,单击“Add”按钮,弹出新数组参数设置面板,如图6-40所示,输入数组参数名(Parameter name)为KAI,参数类型(Parameter type)为数组(Array),数组维数为500、1、1,单击“Apply”按钮;继续输入数组参数名为KAII,单击“Apply”按钮;继续输入数组参数名为KBI,单击“Apply”按钮;继续输入数组参数名为KBII,单击“OK”按钮。

978-7-111-41679-1-Chapter06-53.jpg

图6-39 数组参数面板

978-7-111-41679-1-Chapter06-54.jpg

图6-40 新数组参数设置面板

(2)设置求解时间

对于动态断裂力学问题,采用位移法计算应力强度因子非常繁琐,而且不能在ANSYS中直接实现。而相互作用积分法则可以很好地解决这一问题,下面给出了具体的命令流。

978-7-111-41679-1-Chapter06-55.jpg

978-7-111-41679-1-Chapter06-56.jpg