脆性断裂相场模型研究
数值分析
2018-05-22 v1
摘要
在脆性断裂的相场建模中，由于断裂引起的存储弹性能退化的各向异性本构假设对于防止压缩开裂和获得物理合理的数值解至关重要。本文研究了三种能量分解模型——谱分解、体积-偏量分解以及一种改进的体积-偏量分解——及其对相场建模性能的影响。同时，刚度的各向异性退化可能导致裂纹表面残留少量能量，这违背了裂纹边界条件并可能引起非物理的裂纹张开与扩展。为此提出了一种简单而有效的处理办法：定义一个带阈值参数的临界损伤区，然后在该区域内同时退化主动能和被动能。采用动态网格自适应有限元法求解相应的弹性系统。考虑了四个算例，包括两个基准算例、一个具有复杂裂纹系统的算例以及一个基于实验设置的算例。数值结果表明，谱分解和改进的体积-偏量分解模型，结合裂纹边界条件的改进处理，能够得到与现有计算和实验结果可比的裂纹扩展结果。结果还表明数值结果对定义临界损伤区的参数并不十分敏感。
引用
@article{arxiv.1805.07357,
title = {A Study on Phase-Field Models for Brittle Fracture},
author = {Fei Zhang and Weizhang Huang and Xianping Li and Shicheng Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.07357},
year = {2018}
}
备注
38 pages