相场裂纹与有限变形弹性性第三介质接触的统一变分框架
计算物理
2026-03-18 v1 材料科学
摘要
本文提出一种统一的变分框架，将相场裂纹 (PFF) 和第三介质接触 (TMC) 集成到有限变形弹性性中。关键思想是：裂纹和接触均通过正则化实现——锋利裂纹拓扑被正则化为扩散损伤场，而离散接触界面通过具有辅助场的顺从虚假介质进行正则化。该策略无需显式接触检测或裂纹跟踪算法。该框架通过二维三点弯曲和三维巴西仿人盘试验进行验证，展示了接触引起的应力浓度与裂纹核化/扩展之间的相互作用。特别是，巴西仿人盘仿真自然再现了接触区域附近的次生压碎型裂纹区——这种现象在实验中一致观察到，却无法被简化加载模型捕获。这些结果为无需依赖显式界面跟踪即可进行耦合接触-裂纹现象的预测仿真奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2603.15635,
title = {A unified variational framework for phase-field fracture and third-medium contact in finite deformation hyperelasticity},
author = {Jaemin Kim and Gukheon Kim and Sungmin Yoon and Dong-Hwa Lee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.15635},
year = {2026}
}
备注
26 pages, 12 figures