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ZenCrack軟件簡介

ZenCrack 是 ZenTech 公司開發的3D******裂紋擴展行為分析軟件。該軟件通過通用的有限元分析軟件（如Ansys、Abaqus）分析獲得靜力學參數，同時利用獲得的靜力學參數，快速計算任意載荷作用下的3D裂紋的斷裂力學參數，包括應力強度因子和能量釋放率。同時ZenCrack還可以利用獲得的靜力學參數，自動計算在任意載荷作用下的3D疲勞裂紋擴展行為或時間相關的裂紋擴展行為，比如裂紋擴展速率&方向、結構剩余壽命和結構壽命延長相關方案校驗。

ZenCrack技術特點

·   特有的Crack-Block技術
ZenCrack運用特有的Crack－Block技術******解決了三維空間裂紋******網格處理的問題。Crack－Block做為ZenCrack自帶的包含初始裂紋的六面體單元，可以幫助用戶很方便的在確保裂紋******網格質量的前提下******定義初始裂紋形狀和尺寸。具體過程如下圖所示：

·   特有的網格松弛和邊界隨移技術
裂紋在擴展的過程中，包含裂紋前沿的Crack－Block也將隨裂紋的擴展而移動。在Crack－Block移動的過程中，勢必會帶來和Crack－Block相關聯的網格尺寸的變化。在這種變化達到一定的程度的情況下相鄰單元的單元質量將無法得到有效的******。在這種情況下，ZenCrack可以自動的判斷相關單元的網格質量，在相關單元的網格質量低于一定的標準的情況下，ZenCrack將自動的將Crack－Block跳轉到裂紋擴展路徑上的下一個單元，從而******計算的精度。具體跳轉過程如下圖示：

·   過渡單元技術
large crack-block表面與相鄰網格之間的主從關系不一致，這種主從關系的不一致可能會帶來界面上的應力集中問題，如下圖所示：

導致應力集中的原因可能有以下兩點：
1．在一個區域可能是主-從關系，而在另一個區域是從-主關系
2．過渡單元******了在界面兩邊定義正確的主從關系
ZenCrack特有的過渡單元，可以很方便的解決主從關系不一致帶來的應力集中問題。
使用過渡單元后改進的結果和合理的應力分布圖如下所示：

 

·   復合材料層間開裂的處理能力
飛行器結構中運用復合材料的比率越來越高。ZenCrack針對復合材料的層間開裂問題有著特殊的處理能力。ZenCrack中可以自動的識別和定義裂紋面的接觸對，從而可以有效的防止當載荷為局部I型閉合載荷時裂紋面的過渡閉合問題，即相互侵入問題。

·   關鍵特征總結

o    用 Crack-block 技術對裂紋區域建模

o    裂紋在3D網格中移動通過 Crack-block 移動來實現

o    用邊界轉移技術來減小網格扭曲

o    用網格松弛技術來減小裂紋區域以外的網格扭曲

o    表面映射技術保持任意外部曲面形狀

o    用戶自定義初始裂紋前緣

o    求解深裂紋問題的能力

ZenCrack應用領域與行業

Zencrack 可應用于當裂紋行為、裂紋擴展預測和剩余壽命評估具有重要意義的任何領域。

典型應用如下：

·   對零件內不同的裂紋尺寸進行參數化研究

·   確定在給定裂紋尺寸和載荷歷史下的剩余壽命

·   確定給定壽命下的******裂紋尺寸

·   確定無損檢測周期

·   確定維修方案

·   確定一定疲勞載荷下的臨界裂紋尺寸

·   壽命延長

·   耐久性分析

·   損傷容限評估

·   延性和脆性破壞模式之間的交互作用

·   高溫蠕變的 Ct 積分

·   焊接結構

·   橡膠

·   膠粘、層合板復合材料

·   DOE等等

主要的應用的行業包括：

航空航天、兵器工業、國防軍事、能源電力、石油化工、核工業、工程機械、船舶與海洋工程等等

ZenCrack部分應用案例

1. 輸氣管道主管道和分支管道交匯焊接部位的缺陷分析
   缺陷處理為沿周向的3D完整圓型裂紋，對不同大小、位置和深度的缺陷進行分析，得到裂紋前緣應力強度因子的分布，用于******性評估。
   

2.含裂紋結構的修補分析
含裂紋焊接結構的修補分析，用來確定有效的補丁大小和厚度。紅色為粘結劑，黃色為補丁。

3.裂紋分析
電廠高壓水箱排水孔多重裂紋分析。通過壓力和瞬態傳熱耦合分析計算裂紋前緣應力強度因子。由于模型的復雜性，利用子模型方法以減少計算時間。紅色為裂紋面。

4.機提升框架疲勞裂紋擴展分析
2mm初始裂紋在典型直升機載荷譜作用下擴展到25mm的飛行時間。
材料：aluminium alloy 7010 T73651
載荷譜：ASTRIX load spectrum

ZenCrack軟件國內國際主要用戶

部分國內用戶名單

·   沈陽飛機設計研究所（601所）

·   成都飛機設計研究所（611所）

·   沈陽發動機設計研究所（606所）

·   中航工業******飛機設計研究院（603所）

·   兵器工業部山西車用發動機研究所（70所）

·   合肥通用機械研究院（通用所）

·   內蒙古******機械制造(集團)有限公司（617廠）

·   中國核工業集團公司中國核能研究所（核一院）

·   中廣核集團有限公司蘇州熱工研究院有限公司（蘇州院）

·   國家核電技術有限公司上海核工程研究院（728院）

·   天津大學

·   華東理工大學

·   華中科技大學

·   清華大學

·   同濟大學

·   上海海事大學

·   江蘇科技大學

·   上海電氣集團

·   西北工業大學

部分國際用戶名單

·   VTT

·   PSA Peugeot Citro?n

·   Univ Technol Troyes

·   Robert Bosch GmbH

·   Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG

·   Siemens AG

·   Technische Universit?t Chemnitz

·   Robert Bosch GmbH

·   GTRE

·   Government College of Engineering

·   Indian Institute of Technology Hyderabad

·   Defense Materials Research Labs

·   National Aeronautical Labs

·   Dept Of Aerospace Engg

·   Faculty of Mech. Eng.

·   Politecnico di Milano

·   Hitachi Ltd.

·   Ibaraki University

·   Nagoya University

·   Kochi University of Technology

·   Hosei University

·   Tohoku Electric Power Engineering & Construction

·   Fukui University

·   Sumitomo Metal Industries

·   Ecotopia Science Institute

·   Shibata Chemical Engineering Co.

·   Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co.

·   Kyoto University Faculty of Engineering

·   Osaka University

·   Hannam Unversity

·   Hankuk Aviation University

·   Department of Mechanical and Material Engine

·   Instituto Superior Técnico (IST)

·   Nanyang Technological University

·   Universidad de Sevilla

·   Brunel University

·   Wolfson School of Mechanical & Manufacturing

·   AMEC NNC Ltd.

·   University Of Nottingham

·   Advantica

·   QinetiQ - Scotland

·   QinetiQ - Farnborough

·   Ecole des Mines de Douai

·   Rolls Royce plc

·   University of London

·   Analysis Design Productivity Limited

·   NEWI University of Wales

·   Structural Integrity Assessments Limited

·   Aberdeen University

·   E.ON UK

·   Frazer-Nash Consultancy Limited

·   Heriot-Watt University

·   Massachusetts Institute of Technology

·   UNC-Charlotte

·   Joshua Hogg

·   University of Rochester

·   U.S. Geological Survey

·   Wichita State University

·   CALTECH (Tadashi Iijima)

·   Air Force Research Laboratory

·   Kx Simulation Technologies Inc

·   Rolls-Royce Corporation

·   Structural Integrity, Inc.