微极连续介质中内聚断裂的相场模型
计算工程、金融与科学
2020-08-13 v2
摘要
尽管脆性 or 准脆性 regime 中的裂纹成核与扩展可通过变分或基于材料力的相场断裂模型预测，这些模型常假设材料的底层弹性响应为非极性的，然而必须引入一个长度尺度参数以使由正则化隐函数表示的尖锐裂纹得以实现。然而，许多具有内部微结构（包含表面张力、微裂纹、微断裂、夹杂、空腔或颗粒性质）的材料常在路径无关与路径相关 regime 中都表现出尺寸依赖行为。本文旨在引入一种统一处理，以捕捉材料在弹性与损伤态下的尺寸效应。通过引入内聚微极相场断裂理论，连同计算模型与验证工作，我们探究了复杂微结构材料中表现出的相互作用的尺寸依赖弹性变形与断裂机制。为实现此目标，我们对给定正则化轮廓引入了力-应力-应变与偶应力-微转动能量共轭对的独特退化函数，使得微极连续介质的宏观尺寸依赖响应对该正则化界面的长度尺度参数不敏感。随后，我们应用变分原理从微极存储能量与耗散泛函导出控制方程。引入数值算例以展示识别材料参数的恰当方式，以及新公式在准静态 regime 中模拟复杂裂纹模式的能力。
引用
@article{arxiv.2001.01022,
title = {A phase field model for cohesive fracture in micropolar continua},
author = {Hyoung Suk Suh and WaiChing Sun and Devin O'Connor},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.01022},
year = {2020}
}