重庆大学
课题：Abaqus计算裂纹应力强度因子
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一、计算裂纹应力强度因子
问题描述：以无限大平板含有一单边裂纹为例，裂纹长度为a=10mm，平板宽度h=30，弹性模量E=210000Pa，泊松比v=0.33，在远场受双向均布拉应力σ=100mm2。

使用Abaqus计算该问题：
1、进入part模块
建立平板part，平板的尺寸相对于裂纹足够大，本例尺寸为50x30
（mm）；使用Partation Face:sketch工具，将part分隔成如图1
形式
图1
2、进入property模块
建立弹性材料；截面选择平面问题的solid，homogeneous；赋予
截面。

3、进入Assembly模块
实体的类型（instance type）选择independent。

4、进入mesh模块
划分单元格如图2所示。

图2
5、进入interaction模块
指定裂纹special/creak/assign seam；生成裂纹crack 1，
special/crack/create；special/crack/edit，对两个裂纹进行应力奇异
的设置。

6、进入step模块
在initial步之后建立static，general步；在
output/history output requests/create/中创建输出变量。

7、进入load模块
定义位移和荷载边界，如图3所示。

图3
8、进入job模块，提交计算
Mises应力分布见图4，在.dat文件中（图5）查看应力强度因子。

图4
图5
计算解析解：
由公式F=1.12−0.23(a/h)+10.6(a/h)2−21.71(a/h)3+30.38(a/h)4 K=Fσ√πa
计算得解析解为k=1001
应力强度因子误差为0.09%
二、误差分析
改变板的长度，其他条件不变
1.当长度L=100时
误差为0.5%
2.当板长L=30
误差为3.2%
结论：当板长改变，板长无法体现无限大的情况，计算结果的误差会变大。