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广义相场粘结区模型($\mu$PF-CZM)用于裂纹

材料科学 2024-09-04 v1

摘要

本文提出了一种在统一相场理论框架内用于脆性和粘结裂纹的广义相场粘结区模型(μ\muPF-CZM)。通过引入用于裂纹驱动力的额外耗散函数,除相场正则化的几何函数和本构关系的退化函数外,大大拓宽了原始 PF-CZM 的理论和应用范围。这些特征函数在满足长度尺度无关性条件和非收缩裂纹带条件的前提下,以普遍、最优且合理化的方式对几乎任何特定的牵引-拉伸关系进行解析确定。特别地,通过采用最优的几何函数,可在不影响目标牵引-拉伸软化律的情况下考虑裂纹不可逆性。不仅可以处理凹形软化行为,还能处理高阶粘结牵力,这些都是以往工作的局限性。尽管一般情况下失去变分一致性,所得μ\muPF-CZM仍然具有热力学一致性。此外,现有的数值实现只需轻微修改即可直接采用。 presented 以验证所提出的μ\muPF-CZM,并展示其在捕捉具有一般软化行为的脆性和粘结裂纹方面的能力。对长度尺度和牵引阶参数不敏感性也得到了充分验证。

关键词

引用

@article{arxiv.2408.00015,
  title  = {A generalized phase-field cohesive zone model ($\mu$PF-CZM) for fracture},
  author = {Jian-Ying Wu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2408.00015},
  year   = {2024}
}

备注

49 pages, 33 figures, Invited lecture in PF2024