【摘 要】
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新一代FRANC3D(FRacture ANalysis Code for 3D)软件是一款用来模拟工程结构在任意复杂的结构形状、载荷工况和裂纹形态下的三维裂纹扩展分析软件，它基于有限元软件的分析结果进行断裂力学计算，可直接 读入ANSYS、ABAQUS和NASTRAN等通用商业有限元软件的网格模型进行三维裂纹建模。本文介绍了新 一代FRANC3D的任意三维裂纹建模方法，其核心是将读入的有限元网格
【机 构】
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上海量维信息科技有限公司 Fracture Analysis Consultants,Inc.,I
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新一代FRANC3D(FRacture ANalysis Code for 3D)软件是一款用来模拟工程结构在任意复杂的结构形状、载荷工况和裂纹形态下的三维裂纹扩展分析软件，它基于有限元软件的分析结果进行断裂力学计算，可直接 读入ANSYS、ABAQUS和NASTRAN等通用商业有限元软件的网格模型进行三维裂纹建模。本文介绍了新 一代FRANC3D的任意三维裂纹建模方法，其核心是将读入的有限元网格模型重构为几何实体，通过几何处 理和网格自适应划分引入和更新裂纹。
其他文献
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轻量化是如今汽车制造发展的必然趋势，但车身轻量化的同时却往往会导致车身结构刚度的降低，因而开发新型低密度高弹性模量的金属基复合材料(Fe-TiB2)越来越受到广泛关注。基于共晶凝固制备工艺所形成的Fe-TiB2 钢克服了粉末冶金制备方法的不足，具有较强的界面强度，有望提升材料的韧性及其抗疲劳裂纹扩展性能。
随着我国经济的发展，各项国家重大工程的运行速度逐年加快，大型重载设备的使用量空前提升，我国对重载齿轮的性能要求也逐年提升。随着科学技术的发展和军事装备的更新换代，重载齿轮的研究除了在材料性能、齿形设计、承载能力等方面取得了新成就外，另一个突出的进步就是在齿轮性能测试技术上获得了很多成果，使得一些过去难于定量研究的问题，如齿轮的疲劳强度、齿轮传动品质等都有了比较实用的测量手段。
红外热像法是一种基于能量理论对材料疲劳性能进行评定的方法，通过分析材料表面温度场，得到材料损伤信息。在疲劳试验过程中，外力对试样做的机械功转化为热量和内能，所以可利用红外热像仪监测试样表面温升变化，得到材料疲劳极限。本文基于能量耗散理论，针对20Cr2Ni4A 齿轮钢材料，研究了静载拉伸全程温升变化规律，表明在拉伸试验过程中，试样表面温度呈现四个变化阶段：弹性变形温度下降阶段；初始塑性变形快速温升
随着科技的不断进步，科研人员对材料力学领域的研究越来越细分深入，同时，高水平的科研成果也越来越依赖于精密的试验仪器，比如疲劳试验机、腐蚀环境、温湿度环境、交变磁场、扫描电镜、原子力显微镜、同步辐射光源等，用于模拟材料实际使用的受载情况以及复杂环境，并通过微米级甚至纳米级观测设备，从而获得材料裂纹在细观、微观尺度下的扩展行为和机理。
疲劳是工程构件的主要失效形式，造成巨大的经济损失和人身事故。材料在疲劳过程中的早期损伤与裂纹萌生是影响其寿命的重要因素。本文利用采用邻菲罗啉显色法可以灵敏地测试不锈钢表面损伤的特征，研究了其在评价不锈钢疲劳过程的裂纹萌生和扩展的可行性，并对比分析了不同的试样表面粗糙度和应力幅对显色检测结果的影响规律。
X 射线残余应力分析仪(简称XRD 残余应力分析仪)是用于测定金属构件的表面残余应力的专用设备，配合使用电解抛光机还能进行样品表面以下深层的残余应力检测。残余应力往往在金属构件的冷、热加工过程中形成，对构件的屈服极限、对疲劳寿命、构件变形及金属脆性破坏有很大的影响。
众所周知材料的疲劳和断裂特性的测试是通过材料取样并加工成试样后进行的。因此从取样，试样加工到测试的每一步都存在着影响测试结果的干扰因素。特别是试样加工阶段，由于不同的加工方式对材料的损伤程度不同，试样的表层残留应力会有很大的变化。而表层残留应力的不同会影响疲劳和断裂特性测试的结果。因此国际航空制造业明确要求必须对疲劳和断裂测试试样进行低应力加工。
铺层局部减薄和厚度过渡是航空工业中常用的复合材料技术，主要用于减少机翼沿的展向蒙皮厚度。铺层减薄会导致局部应力增高，这回导致结构提前失效或复合材料疲劳寿命的降低。相关结构的耐久性和损伤容限寿命分析通过多尺度渐进失效分析技术(Multiscale Progressive Failure Analysis)进行，该技术基于现有商用有限元求解器实现。
3D 打印由于其独特的优越性，比如在复杂结构方面的优势，省时省材等等，得到工业界广泛的关注和应用。其中BAAM(大面积增材制造)方法，可用于大型模型，适用材料包含带短切纤维的热塑性塑料，带或不带内含物的热固性塑料。本文介绍了GENOA-3DP 在ABS 材料的一个示例模型，与全尺寸汽车的大面积添加制造(3D 打印)数值模拟中使用的ABS 材料相同[1]。