近日，我实验室博士生田富成等在李良彬研究员的指导下在International Journal of Solids and Structures上发表题为A dynamic phase field model with no attenuation of wave speed for rapid fracture instability in hyperelastic materials的专题文章。
该文章基于预应变超弹性材料断裂相场模拟的数值实验表明，力学社区经典的动态相场模型在非线性形变框架下是失效的。为了深入了解裂纹的快速不稳定性，我们开发了一种新的具有波速不变性的动态相场模型，使裂纹以接近渐近极限的速度扩展。考虑到快速裂纹的数值处理涉及极高的时空分辨率，因此本工作采用稳健的显式动力学和经过试验验证的多级混合自适应网格算法。更重要的是，针对大变形断裂中难以处理的有限元网格畸变问题，提出了一种新的自适应变形网格去除算法(ADMR)。我们给出了整个过程的详细数值实现，并用两个准静态断裂基准验证了其可靠性。利用所提出的模型和算法，成功地再现了脆性凝胶断裂实验中捕获的超高速裂纹振荡失稳，如下图所示。在失稳开始时，临界裂纹速度也被确定，其值非常接近实验测量。
以上研究工作得到国家自然科学基金（51633009, 51790500）的资助。
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S002076832030278X#ak005