基于耐久面概念的疲劳诱导各向异性准脆性损伤建模

本工作提出了一种基于耐久面概念的新型疲劳连续介质损伤框架，并使用能量释放率作为驱动力。损伤演化由热力学驱动力与耐久面的距离控制。与经典破坏面相比，这允许损伤在恒定幅值载荷下也能在多个循环中累积。因此，耐久面直接决定了材料的物理耐久极限。为了获得网格客观的结果，该公式通过微态梯度增强进行正则化。各向异性损伤演化和微裂纹闭合-再张开效应的结合将框架扩展到多轴疲劳和依赖加载路径的退化。所选择的原型损伤演化满足三个要求：合理的物理机制、计算鲁棒性和校准灵活性。该模型成功地校准了素混凝土的单调解响应和低合金钢的高周疲劳行为。数值示例包括L形混凝土试件的单调破坏、循环载荷下的应力-寿命行为以及组合轴向-扭转疲劳。这些案例证明了所提出的公式如何应用于从标准准脆性断裂基准到经典疲劳表征和复杂多轴损伤演化的实际场景。这些示例表明，该公式捕获了多个循环中的渐进退化，并再现了特征性的应力-寿命行为。各向异性退化的影响在多轴加载条件下接近破坏阶段时变得尤为重要。总的来说，该方法为模拟高周疲劳驱动的损伤提供了一个热力学一致、梯度增强且计算稳健的框架。