基于光滑有限元的弹塑性材料的相场断裂模拟

【作者】 张垚； 黄玮； 马玉娥； 彭帆；

【机构】 西北工业大学航空学院；

【摘要】 本文利用结合光滑有限元方法的相场断裂模型,对于描述材料复杂裂纹的力学状态和裂纹路径追踪问题提供了手段。该模型使得裂纹数值模拟无需引入间断函数,而是通过定义材料在一定微小区域中的损伤程度为一个场标量,并且给出该相场量与应力应变以及断裂能之间的函数关系,从而有效模拟裂纹萌生、扩展和分叉行为。主要针对塑性断裂问题使用了断裂相场法,引入了塑性屈服函数和硬化行为对断裂的影响,在判断材料是否失效的G_C中加入了塑性耗散能,并且在求解相场量的函数关系中加入了累积塑性应变的影响,从而达到了模拟弹塑性断裂问题的目的。同时为了提高计算效率和计算精度,防止计算过程中的网格畸变带来的不收敛,引入了光滑处理技术,利用不同的光滑有限元法对上述模型进行了改进,并进行了对比分析。更多还原