基于四阶相场内聚区模型的准脆性材料裂纹扩展
计算工程、金融与科学
2022-12-15 v1
摘要
相场方法正成为模拟裂纹扩展的更热门选择。它使用一个标量辅助变量，即相场变量，在连续域中模拟不连续区域。此外，四阶相场方法比二阶方法具有更好的收敛速度和更精确的求解结果。然而，它目前仅可用于模拟脆性材料中的裂纹扩展。本研究将四阶相场模型与非标准相场形式及内聚区模型（CZM）相结合，以预测准脆性材料中的裂纹扩展。采用 Cornelisson 软化律来捕捉裂纹扩展预测的高精度。混凝土材料被视为准脆性材料。为利用基于 NURBS 的有限元提高计算效率，采用虚拟非公共节点插入主从（VUKIMS）技术来生成局部细化网格。数值结果通过与文献中已发表的结果对比得到验证。研究发现，使用四阶相场 CZM 时，峰值载荷和裂纹路径与单元尺寸无关，且对长度尺度参数不敏感。我们提出的模型在标准相场方法相比下，在计算成本和求解精度方面展现出最显著的优势。
引用
@article{arxiv.2212.07036,
title = {Crack propagation in quasi-brittle materials by fourth-order phase-field cohesive zone model},
author = {Khuong D. Nguyen and Cuong-Le Thanh and Frank Vogel and H. Nguyen-Xuan and M. Abdel-Wahab},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.07036},
year = {2022}
}
备注
11 pages, 11 figures