材料强度在动态断裂中的作用：相场理论研究
材料科学
2024-11-26 v1
摘要
过去七年间，对一系列经典及现代准静态断裂实验（作用于弹性脆性材料，范围从硬陶瓷到软弹性体）的全场分析，反复指出材料强度面是影响裂纹 nucleate 及其传播的关键材料属性。这些分析的核心是来自含有材料强度的Griffith相场断裂理论所得结果[21,23,20]。本文的第一个目标是将该理论推广到考虑惯性的问题，这适用于各向同性线性弹性脆性材料的基本情况。从应用角度看，该理论相当于求解一个由位移场 和相场 组成的抛物/椭圆耦合偏微分方程组的初值-边值问题。本文提出了一种稳健的数值求解方案，基于空间的自适应有限元离散和时间的隐式有限差分离散。%在每个时间步 ，离散化后的方程分别以交替方式求解 和 ，采用牛顿-拉弗森方法。第二个目标是通过仿真基准问题和实验案例说明所提出理论的描述性和预测性。这些包括大预-existing裂纹导致的断裂 nucleate问题，如经典的Kalthoff-Winkler实验，以及裂纹在体内 nucleate的问题，如动态巴西断裂实验。
引用
@article{arxiv.2411.16393,
title = {On the effects of material strength in dynamic fracture: A phase-field study},
author = {Yangyuanchen Liu and Oscar Lopez-Pamies and John E. Dolbow},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.16393},
year = {2024}
}