热-力耦合断裂的相场模型及基于Julia中Gridap的开源实现
计算工程、金融与科学
2021-10-26 v1
摘要
本文中，我们提出一种热力学一致的用于热-力耦合断裂的相场模型，并使用近期开发的有限元工具箱Julia中的Gridap为该模型提供开源实现。在此，我们通过虚功率原理推导了热-力耦合断裂的平衡方程，并基于热力学定律的满足确定了热力学通量的本构关系。我们提出的公式给出了一个温度演化方程，可轻松纳入黏性阻尼等耗散效应。可将所提模型视为Dhas等人近期开发的等温相场模型针对非等温情形的非平凡扩展。我们提供了非常紧凑且用户友好的开源代码，使用Julia中的Gridap实现所提模型，其内存占用极低，并为用户在定义控制偏微分方程的弱形式时提供高度灵活性。我们针对文献中已有的十字形材料裂纹扩展、单边缺口板、双材料梁以及淬火试验等标准结果，对所提模型及其实现进行了验证。
引用
@article{arxiv.2110.12284,
title = {A phase-field model for thermo-mechanical fracture with an open-source implementation of it using Gridap in Julia},
author = {Ved Prakash and Akash Kumar Behera and Mohammad Masiur Rahaman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.12284},
year = {2021}
}