面向裂纹的梁基结构材料的混合阶次准连续方法

预测大型结构网络（如梁基结构材料）的力学行为，需要一种在保持离散结构信息的同时适用于大量strut装配的多尺度计算策略。特别是这种类梁晶格的断裂性能需要两种尺度建模策略，因为断裂韧性取决于离散梁 failure 事件，而远程载荷的应用需要大型模拟域。由于经典均匀化技术在裂纹尖端不存在尺寸分离时无法奏效，本文提出了一种concurrent多尺度技术：一种基于conforming网格的全非局部准连续(QC)多晶体构型，用于梁网络。类似于原始原子质量QC构型，我们在需要的地方维持离散分辨率（如裂纹尖端），而在其余模拟域中有效进行粗化。关键挑战在于粗化域中的合适模型，由于经典QC采用仿射插值，在弯矩支配的晶格中会因防止梁在不拉伸的情况下发生弯曲而过度约束该晶格。因此，我们在此提出一种基于混合阶次插值的梁QC构型——在可能的地方结合线性插值的效率与在需要的地方的二次插值准确性。这一方法构成了一种强大的计算框架，我们通过验证和基准示例演示，其克服了前一种QC构型的缺陷，能够，例如预测裂纹韧性以及在二维和三维梁晶格中支撑和弯矩支配的应力分布的多样性。