ictor经典案例集第二十篇：Abaqus求应力强度因子（SIF）的方法
Abaqus求应力强度因子的方法---第一篇
对于线弹性材料而言，裂纹尖端的应力是无穷大(即应力奇异性)的。因此，裂尖前端单元内积分点上的应力值将依赖于有限元的网格尺寸，即网格尺寸越小，所得到的应力值就越高。换句话说，应力值不收敛于网格尺寸，因此，裂纹尖端前的应力值不能作为研究裂纹问题的参数。应力强度因子(stress intensity factor, SIF)概念的引人，就是为了克服这个数学上的固有困难.用来描述裂纹附近应力奇异的严重程度。
考虑如图所示的有限宽中心裂纹板。板的高度、宽度和厚度分别用2H、2W和B来表示，中心裂纹的总长为2a。在板的远处承受均匀的拉伸应力a。假设板的材料各向同性、均匀、线弹性，其弹性模量(或称杨氏模量)和泊松比分别用E和μ来表示。
1. 公式法
假设W=100mm，H=200mm，板厚B=1.0mm以及a=20mm，弹性模量和泊松比分别为200e3和0.25，板承受均匀应力为σ=30MPa
此裂纹为I型裂纹，也即张开型裂纹（Open Mode）。其应力强度因子可通过下式计算：
对于各向同性均匀线弹性材料而言，J积分，应力强度因子和能量释放率有以下关系：
2. 基于单元应力外推法
根据上述几何尺寸和材料参数在Abaqus中建立模型，并修改关键词：
在*End Step之前增加以下关键词：
*EL PRINT, ELSET=KELSETVICTOR
COORD, S22
通过Abaqus输出裂纹前端垂直于裂纹方向应力以及距离裂纹尖端的位置坐标，通过位置坐标求得极半径，利用公式求得应力强度因子
（2）
Step By Step 建模操作图文演示
1.
创建2D planar几何模型
具体尺寸如下：
2.
创建材料
3.
创建分析步
4.
创建三个set集
KELSETVICTOR为裂纹前端的单元集
5.
创建边界条件和载荷
第一个是固定底部节点Y方向的自由度，第二个是创建对称边界
顶边施加Y方向的载荷30MPa
6.
划分网格，单元类型为cps4
7.
如上面所说修改关键词，提交计算，查看后处理
8.
查看dat文件
获得选取单元的坐标和应力值
使用Excel打开该文件，进行数据处理，并使用公式计算SIF
=226.9932
与公式法相比，相对误差为：-6.8%。
将K和r绘制曲线，如图，从图中可以看出，接近裂纹尖端的时候有较大的震荡，不满足线性假设。因此还可以进一步剔除裂纹尖端的数据来减小误差，读者根据自己情况进行完善。
视频预览：
◆Victor团队有话说V007◆Abaqus案例直通车（点击标题即可打开对应的文章） ◆Victor会员说明V1◆英雄帖（长期）◆Abaqus基础操作详解视频教程
开
不断打磨精益求精
讲
啦
死磕自己
做新一代的知识
共享服务自由主义者
曾经以为，相爱的人一定要相守，只有相守，情感才能长久。可是，此岸和彼岸只不过是空间的差距，却无法拉长心灵的距离.
每个人都有一个死角，自己走不出来，别人也闯不进去；每个人都有一道伤口或深或浅，盖上布，以为不存在。
