ANSYS的博客
2018年12月27日
通过简单的裂纹扩展模拟了解设计的突破点
当一个零件出现裂缝时，这是个坏消息。裂纹会扩展并导致零件失效。现在，整个东西需要检查和/或更换。
工程师的任务是克服裂缝的易感性。当裂缝不可避免地形成时，工程师需要了解必须做些什么来确保裂缝不会导致零件失效。这些任务都是通过工程仿真来完成的。
然而，评估这些裂纹可能需要很长时间，因为制作网格来模拟裂纹扩展可能需要几天甚至几周的时间。
在ANSYS力学中对裂纹扩展模拟进行预处理。
工程师等待工作网格的时间越长，他们根据模拟结果迭代、替换或修复零件的时间就越少。
最近,Ansys机械介绍了非结构化网格法(UMM)。该方法将帮助工程师在几分钟内完成裂纹扩展模拟。这种方法将有助于加快更坚固零件的发展。
模拟裂纹扩展的挑战
传统上，模拟裂纹扩展意味着使用六面体(hex)和楔形元素来捕获裂纹的几何形状，并允许求解器运行。
理想情况下，网格只包含十六进制元素，求解器将通过网格推进裂缝。现实情况是，几何从来没有那么简单，裂缝的路径不会想要在相同的方向上传播的网格。
工程师们可以简化裂缝的几何形状，直到他们可以只用十六进制元素来捕捉它的行为。然而，这会导致模拟中的保真度损失。
另外，工程师也可以使用UMM。该方法通过在裂纹前缘自动生成全四面体网格，减少了网格划分时间。
使用UMM进行裂纹扩展模拟的好处
Ansys发现，在模拟裂纹扩展时，UMM网格的效果与理想的全十六进制网格相当。
UMM最大的好处是它可以在几分钟内生成一个网格。如前所述，传统的预处理方法可能需要数周时间。
工程师可以使用UMM来确定裂纹扩展的速度和部件失效前的循环次数。
Ansys机械的用户还可以使用分离变形和自适应重网格技术(SMART)。
采用SMART和UMM对零件进行网格划分，完成裂纹扩展模拟。
SMART与UMM接口，在整个模拟过程中，随着裂纹的进展，自动对零件进行网格划分。这将在整个模拟过程中保持精度，而无需工程师停止求解器并手动重新划分裂缝。
换句话说，在模拟断裂力学时，SMART将节省大量时间。
要了解有关如何在裂纹扩展模拟中设置UMM或SMART的更多信息，请阅读SMART断裂白皮书。
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