裂纹面接触建模对于预测裂纹平行应力至关重要

相位场裂纹模型提供了一种强大的裂纹建模方法， potentially enable the unguided prediction of crack growth in complex patterns。为确保只有拉伸应力而非压缩应力驱动裂纹生长，已提出若干模型以区分压缩和拉伸载荷。然而，这些模型存在关键短comings：它们不考虑裂纹方向，因而无法区分驱动裂纹生长的裂纹法向拉伸应力与不驱动裂纹生长的裂纹平行应力。在本研究中，我们应用我们前期工作中开发的相位场裂纹模型，该模型利用裂纹方向来区分裂纹平行应力与裂纹法向应力。这提供了一种透明的能量 formulation，使得裂纹在裂纹面打开或相对滑动时趋向生长，而在裂纹面在法向压缩载荷下接触时，裂纹表现得像完整固体一样。我们将该方法与两种广泛使用的方法进行比较：谱分割 (Spectral splitting) 和体积-演变量分割 (Volumetric-Deviatoric splitting)，发现这些方法在这些情形下会预测出不物理的裂纹生长和不物理的应力浓度。具体而言，我们表明分割模型在纯裂纹平行法向应力下会预测出不合理的裂纹生长和应力浓度。然而，我们的表述通过分离裂纹平行应力与裂纹法向应力，能够正确预测这些现象。