基于等几何分析的三维耦合热 - 机械相场形状记忆合金动力学建模
材料科学
2014-03-25 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
本文聚焦于用于模拟形状记忆合金（SMA）马氏体相变、其复杂微观结构及热 - 机械行为的相场（PF）方程的数值模拟。该 PF 模型基于描述 SMA 中三维立方至四方相变的 Landau-Ginzburg 势。将畴壁处理为弥散界面导致在基于应变的序参量 PF 模型中出现四阶微分方程。由于传统数值方案主要应用于二阶问题，四阶方程引入了一系列尚未探索的数值挑战。我们提出等几何分析（IGA）作为一种数值格式，利用连续可微的非均匀有理 B 样条（NURBS）直接求解四阶微分 PF 方程。我们展示了不同几何构型的 SMA 纳米结构在温度诱导相变下的微观结构演化，以说明该方法在几何灵活性、精度和鲁棒性方面的优势。模拟成功捕捉到了实验中观察到的 SMA 动态热 - 机械行为。
引用
@article{arxiv.1403.5612,
title = {3D Coupled Thermo-Mechanical Phase-Field Modeling of Shape Memory Alloy Dynamics via Isogeometric Analysis},
author = {R. Dhote and H. Gomez and R. Melnik and J. Zu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1403.5612},
year = {2014}
}
备注
23 pages, 10 figures