一种用于脆性断裂相场建模的光滑粒子流体动力学方法
数值分析
2022-06-28 v3 计算工程、金融与科学
数值分析
摘要
断裂是工程与物理中具有多种应用、极具挑战且复杂的问题。尽管在基于网格的数值技术（如有限元方法（FEM））背景下已被广泛研究，光滑粒子流体动力学（SPH）领域内的研究活动仍然稀少。SPH是一种基于粒子的数值方法，用于离散连续介质方程。其无网格特性使其成为模拟涉及极端变形的断裂场景的理想选择。然而，为建模断裂，SPH研究者大多依赖特定的经验性局部损伤模型、内聚区方法或伪弹簧模型，这些方法存在一系列缺陷与局限。另一方面，脆性断裂的相场模型近年来在学术界日益流行，并相较以往方法提供了显著改进。这些改进包括源自基础断裂理论、引入非局部性，以及能够在无裂纹路径先验知识的情况下建模多条裂纹的萌生、扩展、分叉与合并。然而，断裂相场尚未在SPH中得到研究。在这篇概念验证论文中，我们在SPH背景下开发并实现了脆性断裂的相场模型。文中给出了全面的数学与实现细节，并计算了若干具有挑战性的数值算例，展示了所提方法准确高效模拟复杂断裂场景的能力。
引用
@article{arxiv.2203.06556,
title = {A smoothed particle hydrodynamics approach for phase field modeling of brittle fracture},
author = {Mohammad Naqib Rahimi and Georgios Moutsanidis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.06556},
year = {2022}
}