基于大变形梯度损伤理论的有限元实现：用于断裂的阿布阿鲁斯用户材料子程序
软凝聚态物质
2026-01-14 v1
摘要
近期的计算进展使我们能够将各种建模方法应用于预测断裂和失效，例如梯度损伤（相位场）方法。已有研究利用阿布阿鲁斯中的热方程求解器来建模梯度损伤，因为其数学上与热方程相当。当扩展到大变形情景时，需要特别注意由于参照配置与空间配置之间的差异，这尤其重要，因为阿布阿鲁斯中的热方程是在空间配置中求解的，而大多数梯度损伤框架是在参照配置中形式化的。本文提供了关于如何在阿布阿鲁斯中实现梯度损伤理论以处理大变形材料断裂的教学性概述，采用阿布阿鲁斯UMAT和UMATHT用户子程序。文献中的关键基准问题用于演示我们实现的鲁棒性，在各种具有不同本构行为的材料（如非线性弹性、线性弹性和大变形速率依赖塑性）下均适用。实现的细节以及作为本工作直接结果的代码也被提供。
关键词
引用
@article{arxiv.2507.02702,
title = {A finite element implementation of a large deformation gradient-damage theory for fracture with Abaqus user material subroutines},
author = {Keven Alkhoury and Shawn A. Chester and Vikas Srivastava},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.02702},
year = {2026}
}