[ International Journal for Numerical Methods in Engineering ]
动态断裂相场模型的多分叉裂尖追踪
我团队博士研究生曾鋆等在李良彬研究员以及田富成博士后的共同指导下，提出适用于动态断裂相场法的多分叉裂纹尖端追踪算法，实现了多分叉裂纹扩展的分支裂尖速度计算及自适应网格算法局部细化域识别的优化。该算法克服了全局裂尖追踪的局限性以局部追踪的方式实时跟踪裂纹分支尖端，可以快速稳定的追踪裂尖且不受限于裂纹形貌包括相交裂纹。相关工作发表在期刊International Journal for Numerical Methods in Engineering上。
断裂相场法是目前最有前景的一种断裂数值模拟方法，这一方法通过引入一个标量损伤场将不连续裂纹弥散为连续裂纹从而避免了对于复杂断裂面的追踪。断裂相场法的特点使得它在模拟复杂裂纹演化时具有先天的优势，但是这也使得裂纹的追踪变得困难。然而，裂纹追踪问题在分析裂纹速度演化、处理静水压力问题以及自适应网格算法应用等方面都是无法避免的。本工作基于这样的需求，以目前应用最广泛的相场等值线定位裂尖的方式提出了一种新的局部裂尖追踪方法si-MCT。我们详细介绍了该方法的实现过程，并给出了算法实现的相关伪代码。通过Matlab编程，我们将si-MCT应用于单条多分叉裂纹以及多条多分叉裂纹算例中，通过追踪裂尖的分布和分支裂尖的速度计算验证了算法的可行性。此外，我们还将该算法以子程序的形式插入断裂相场程序中以优化ha-PFM自适应网格策略，计算内存和计算时间得到明显改善。这些算例的结果充分展示了si-MCT在多分叉裂纹追踪和自适应算法等工作中具有很好的应用前景。
该项工作得到中国国家自然科学基金（基金号51890872、51790503）、安徽省协同创新计划（GXXT-2019-001）和安徽省重点研发计划（S202004a05020218)的资助。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/nme.6879