基于相场模型的 ductile 疲劳裂纹研究
计算物理
2024-11-11 v1
摘要
疲劳裂纹是结构失效的主要原因之一。然而，由于涉及大量加载循环，疲劳裂纹生长的仿真计算负担重大。在低周期疲劳范围内，金属常在裂纹尖端出现显著塑性区，需采用弹塑性材料模型，这进一步增加了计算时间。为寻求更高效的模型，本文提出一种简化的相场模型用于 ductile 疲劳裂纹，间接考虑塑性应力在疲劳损伤积累中的作用。此外，模型内在包含循环跳过策略，可显著降低计算时间。所提出的模型是采用弹塑性材料行为的相场模型的简化版本。因此，我们实现了一种采用非线性硬化和基于应变能密度的疲劳变量的常规弹塑性相场疲劳模型，并将简化模型与其进行比较。讨论其对应力-应变行为的近似、对塑性裂纹驱动力的忽略以及适用范围。由于事实上，新型高效模型在结构上类似于我们过去发表的某种相场疲劳模型，我们将其旧版也纳入比较。与该模型变体相比，新模型改进了塑性应变及相应应力的近似，并基于局部应变法细化了损伤计算。所有模型变体均采用 AA2024 T351 铝板材的实验测得的弹性、塑性、断裂和疲劳性能参数。
引用
@article{arxiv.2411.05015,
title = {Phase-field models for ductile fatigue fracture},
author = {Martha Kalina and Tom Schneider and Haim Waisman and Markus Kästner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.05015},
year = {2024}
}