可调节强度表面的黎非-克里斯托弗相场模型用于致密断裂
应用物理
2026-01-06 v2
摘要
致密断裂的变分相场模型是研究Griffith类型裂纹在复杂情形下传播的强大工具。然而，由于这些模型是Griffith理论的近似——该理论不包含强度准则——这些模型在给定材料特定强度表面方面缺乏灵活性。因此，他们难以准确捕捉多轴应力条件下的裂纹 nucleate。本文致力于Alessi等人（2014）的启发，我们提出了一个近似致密断裂的变分相场模型。该模型容纳任意（凸）强度表面，独立于正则化长度尺度，并允许灵活调节粘结响应。我们的公式导致锋利的粘结裂纹，并自然强制执行锋利的非穿透条件，从而消除对额外能量分解策略的需求。它内在满足应力软化并产生“裂纹样”残余应力。为确保应变硬化，正则化长度与材料粘结长度之比必须足够小；然而，如果需要裂纹 nucleate，则该比例也必须足够大，以使均匀受损状态不稳定。我们在一维和三维中研究该模型，建立了一阶和二阶稳定性结果。通过有限元方法的数值仿真验证了理论发现，采用标准的离散和求解技术。
引用
@article{arxiv.2506.12188,
title = {Variational phase-field modeling of cohesive fracture with flexibly tunable strength surface},
author = {Francesco Vicentini and Jonas Heinzmann and Pietro Carrara and Laura De Lorenzis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.12188},
year = {2026}
}