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PANDA_Fracture

简要介绍:

PANDA_Fracture软件是围绕结构内部裂纹行为与极限承载能力评估、冲击波作用下材料层断裂与结构破坏等需求,开发的一款“单一和多物理场作用下的宏观裂纹扩展与微裂纹群相互作用的高精度数值模拟软件”。软件旨在突破裂纹任意扩展高精度分析算法瓶颈,实现静、动荷载下单一裂纹、裂纹群任意扩展的高效、高精度计算,最终服务于力-热环境下结构断裂破坏的高精度数值模拟。

PANDA_Fracture软件基于JAUMIN编程框架和PANDA高性能计算力学共性层开发,具有大规模并行计算能力。PANDA_Fracture软件架构从下向上依次由“JAUMIN并行应用软件编程框架”、“PANDA高性能计算力学共性层”、以及“断裂力学分析个性层组成”。其中,“PANDA高性能计算力学共性层”提供了JAUMIN接口与工具集、PDE求解共性数据结构与算法、计算力学共性数值方法、力学分析共性求解流程与策略等;“断裂力学分析个性层”包括非连续性IO、非连续几何离散、断裂模型/准则、宏观裂纹分析与细观裂纹分析等模块。

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主要功能:

1. 非连续几何分析功能:

    裂纹分析、孔洞分析、夹杂分析。

2. 非连续插值功能:

    裂尖无额外自由度广义插值、裂纹切割单元插值、混合单元插值、标准有限元插值。

3. 非连续积分功能:

    裂尖单元三角化积分、切割单元三角化积分、普通有限元单元积分。

4. 断裂分析功能:

    裂纹起裂分析、裂纹扩展分析、互作用积分。

5. 支持的分析类型:

    裂尖奇异性分析、单裂纹应力强度因子计算、多裂纹应力强度因子计算、裂纹起裂分析、裂纹扩展分析、典型断裂实验分析。

6. 支持的单元类型:

    三节点三角形单元、四节点四边形单元。

7. 支持的约束和载荷类型:

    指定位移约束、面力载荷、重力、加速度载荷、旋转角速度/角加速度载荷。

技术特色:

1. PANDA_Fracture采用一种“满足处处插值性质、不引入额外自由度的单位分解插值格式”,解决了现有扩展有限元方法线性相关性与刚度阵病态的问题,在数量级上提升了XFEM总体方程的求解效率;克服了现有XFEM方法在动力学问题中的能量守恒、动态应力强度因子精度低下的问题,从而使得现有XFEM可以推广用于多裂纹问题的大规模高效求解和动力学问题的高精度计算;

2. 与商业软件Abaqus和ANSYS中的XFEM模块相比,PANDA_Fracture模拟裂纹扩展静、动力学问题时,允许引入高精度裂尖强化,支持裂纹任意长度扩展,并支持动力学隐式高效迭代求解;

3. 支持上千CPU核的可扩展计算;对于大规模裂纹问题,PANDA_Fracture计算精度和效率优于商业软件Abaqus和ANSYS中的XFEM模块。