1、基于abaqus模擬熱障涂層裂紋的技術(shù)與方法,時(shí) 間：2012年11月27日,1,PPT學(xué)習(xí)交流,提綱,背景及目的 abaqus簡介 abaqus中四種模擬裂紋技術(shù)的簡介及實(shí)例 下一步計(jì)劃,2,PPT學(xué)習(xí)交流,研究方向：CMAS對(duì)熱障涂層失效的影響。 CMAS主要是影響熱障涂層應(yīng)力和溫度分布，從而影響熱障涂層脫落速度。 熱障涂層脫落主要是由熱障涂層中的裂紋狀況決定。 有限元是將實(shí)際情況和理論聯(lián)系起來最有效的工具之一。,通過對(duì)各種軟件和技術(shù)的分析和實(shí)驗(yàn)找出適合于模擬熱障涂層裂紋的軟件和技術(shù),目的：,背景及目的,Chen X. Surface & Coatings Technology, 2006

2、, 200: 3418-3427.,3,PPT學(xué)習(xí)交流,abaqus能提供從熱障涂層建模到有限元計(jì)算這整個(gè)過程所需的軟件支持 abaqus最擅長于動(dòng)態(tài)非線性分析 abaqus操作簡單，使用方便,abaqus簡介,4,PPT學(xué)習(xí)交流,理論,技術(shù)方法,應(yīng)用類型,LEFM,Damage,debond,脆性斷裂,韌性斷裂,5,PPT學(xué)習(xí)交流,1.線彈性斷裂力學(xué) （LEFM） 2.基于牽引分離規(guī)則的損傷力學(xué) （damage base traction-separation laws）,理論模型,1.debond 2.cohesive element 3.collapes element 4.XFEM,a

3、baqus 技術(shù),6,PPT學(xué)習(xí)交流,在分析步之前設(shè)置initial condition,在分析步中設(shè)置debond的條件,實(shí)現(xiàn)裂紋擴(kuò)展模擬,1. debond,在abaqus中的操作步驟：,7,PPT學(xué)習(xí)交流,實(shí)例：,8,PPT學(xué)習(xí)交流,開裂前：,開裂后：,結(jié)果：,9,PPT學(xué)習(xí)交流,需預(yù)置裂紋和裂紋擴(kuò)展路徑 只適合于模擬脆性裂紋 能輸出裂紋擴(kuò)展時(shí)的能量釋放率,特點(diǎn):,10,PPT學(xué)習(xí)交流,給part設(shè)定cohesive屬性斷裂準(zhǔn)則和厚度,2. Cohesive element,實(shí)現(xiàn)裂紋模擬,建立一個(gè)連接兩個(gè)部件的part,在abaqus中的操作步驟：,11,PPT學(xué)習(xí)交流,實(shí)例：,12,P

4、PT學(xué)習(xí)交流,開裂前：,開裂后：,結(jié)果：,13,PPT學(xué)習(xí)交流,適合模擬脆性或韌性裂紋 能輸出裂紋擴(kuò)展時(shí)的能量釋放率 不一定要設(shè)置預(yù)置裂紋 只能沿預(yù)定裂紋擴(kuò)展路徑擴(kuò)展,特點(diǎn):,14,PPT學(xué)習(xí)交流,設(shè)置預(yù)制裂紋的擴(kuò)展方向，裂紋尖端的奇異性參數(shù),實(shí)現(xiàn)裂紋擴(kuò)展模擬,3. Collapes element,在abaqus中的操作步驟：,15,PPT學(xué)習(xí)交流,實(shí)例：,開裂前：,開裂后：,16,PPT學(xué)習(xí)交流,參數(shù)設(shè)置復(fù)雜 需預(yù)置裂紋 裂紋可沿任意路徑擴(kuò)展 可模擬韌性或脆性裂紋 裂紋擴(kuò)展距離有限,特點(diǎn):,17,PPT學(xué)習(xí)交流,設(shè)置斷裂準(zhǔn)則和預(yù)值裂紋,模擬裂紋開裂和擴(kuò)展,4. XFEM,在abaqus中的操作步驟：,18,PPT學(xué)習(xí)交流,實(shí)例：,19,PPT學(xué)習(xí)交流,結(jié)果：,開裂前：,開裂后：,20,PPT學(xué)習(xí)交流,不一定要設(shè)置預(yù)置裂紋 裂紋可沿任意路徑擴(kuò)展 不能輸出裂紋擴(kuò)展過程中的能量釋放率,特點(diǎn):,21,PPT學(xué)習(xí)交流,結(jié)論,由于熱障涂層的裂紋大部分是脆性裂紋，研究中能量釋放率是一個(gè)重要的參考指標(biāo)，同時(shí)考慮操作過程難易情況，因此選擇abaqus中的debond技術(shù)來模擬CMAS對(duì)熱障涂層中裂紋的擴(kuò)展的影響。,22,PPT學(xué)習(xí)交流,下一步計(jì)劃,用abaqus建立覆蓋有CMAS的熱障涂層物理模型