准脆性材料中疲劳裂纹扩展的相场内聚力区建模
计算工程、金融与科学
2024-02-06 v1 材料科学
应用物理
摘要
在过去十年中，相场方法因其在工程领域的广泛应用（包括疲劳裂纹扩展建模）而备受关注。特别是，相场内聚力区方法（PF-CZM）已成为对准脆性材料（如混凝土）断裂行为进行建模的一种极具前景的方法。本项工作扩展了 PF-CZM 的适用范围，将疲劳诱导的裂纹扩展建模纳入其中。本研究通过评估扩展 PF-CZM 方法在各种疲劳行为下的表现，批判性地检验了其有效性，这些行为包括滞后行为、S-N 曲线、疲劳蠕变曲线和 Paris law。实验研究和验证涵盖了多种加载场景，包括峰值前和峰值后循环加载，以及低周和高周疲劳加载。验证过程结合了二维和三维边界值问题，考虑了 I 型和混合型疲劳裂纹扩展。本研究获得的结果展示了广泛的适用性，突显了所提出的 PF-CZM 方法在准确捕捉类混凝土材料中疲劳裂纹扩展方面的显著潜力。此外，本文概述了关于模型在关键疲劳特性方面预测能力的改进建议。
引用
@article{arxiv.2402.02421,
title = {Phase field cohesive zone modeling for fatigue crack propagation in quasi-brittle materials},
author = {A. Baktheer and E. Martínez-Pañeda and F. Aldakheel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.02421},
year = {2024}
}