弹性多晶微结构中裂纹扩展的耦合相场有限元模型

本文旨在发展一个耦合的有限元-相场模型框架，用于模拟各向异性弹性材料在有限变形条件下裂纹相拉-压不对称的断裂过程。基于相场序参量相关的弹性格林-拉格朗日应变张量，提出了一种新的亥姆霍兹自由能密度。它适应材料的各向异性和材料损伤的单边条件。本文还阐述了数值不稳定性对计算断裂模拟的不利影响。建议采用基于粘性稳定的求解方法，以有效克服非线性有限元求解器的收敛问题。通过数值例子来强调所提出框架的不同方面。该模型的数值结果与实验结果进行了比较，验证模型的有效性。该模型承认裂纹相的单边条件，并预测Ⅱ型断裂中正确的裂纹弯折。特别注意影响相场模型的效率和精度的数值细节。