基于新型双材料复合相场模型的界面裂纹扩展路径研究

2025-04-08 90 2.57M 0

  相场法采用连续变量来模拟不连续现象因算法简单、功能强大而成为最有前景的一种断裂数值模拟方法。针对现有的复合相场模型在模拟双材料界面裂纹扩展时较少考虑压应力对剪切裂纹影响的问题,本文基于球/偏应变能分解且考虑压应力效应和界面损伤影响,建立了一种新型的双材料复合相场模型,并采用交错迭代法、自编ABAQUS软件的本构子程序UMAT和相场单元子程序UEL,提出了新型双材料复合相场模型的数值求解方法。通过两个算例的模拟结果与经典相场模型(未区分Ⅰ/Ⅱ型裂纹扩展)和经典复合相场模型(考虑球/偏应变能分解即区分Ⅰ/Ⅱ型裂纹扩展、未考虑压应力影响)的模拟结果以及试验结果进行对比,验证了该模型的合理性,并进行了模型参数的全局敏感度分析。结果表明:新型双材料复合相场模型数值算法能够实现双材料界面裂纹扩展路径的有效模拟,且计算精度更高、物理意义更明确;双材料参数E1/E2、GⅠC1/GⅠC2、GⅡC1/GⅡC2是影响界面裂纹扩展(如峰值应力和最大垂直位移)的主控参数,其次是φ1/φ2(内摩擦角)和lc1/lc2(相场数值参数)。研究结果可为岩石-混凝土结构体的安全评定及界面裂纹止裂设计等提供参考依据。



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