[ International Journal for Numerical Methods in Engineering ]
動態斷裂相場模型的多分叉裂尖追蹤
我團隊博士研究生曾鋆等在李良彬研究員以及田富成博士後的共同指導下，提出適用於動態斷裂相場法的多分叉裂紋尖端追蹤算法，實現了多分叉裂紋擴展的分支裂尖速度計算及自適應網格算法局部細化域識別的優化。該算法克服了全局裂尖追蹤的局限性以局部追蹤的方式實時跟蹤裂紋分支尖端，可以快速穩定的追蹤裂尖且不受限於裂紋形貌包括相交裂紋。相關工作發表在期刊International Journal for Numerical Methods in Engineering上。
斷裂相場法是目前最有前景的一種斷裂數值模擬方法，這一方法通過引入一個標量損傷場將不連續裂紋彌散為連續裂紋從而避免了對於複雜斷裂麵的追蹤。斷裂相場法的特點使得它在模擬複雜裂紋演化時具有先天的優勢，但是這也使得裂紋的追蹤變得困難。然而，裂紋追蹤問題在分析裂紋速度演化、處理靜水壓力問題以及自適應網格算法應用等方麵都是無法避免的。本工作基於這樣的需求，以目前應用最廣泛的相場等值線定位裂尖的方式提出了一種新的局部裂尖追蹤方法si-MCT。我們詳細介紹了該方法的實現過程，並給出了算法實現的相關偽代碼。通過Matlab編程，我們將si-MCT應用於單條多分叉裂紋以及多條多分叉裂紋算例中，通過追蹤裂尖的分布和分支裂尖的速度計算驗證了算法的可行性。此外，我們還將該算法以子程序的形式插入斷裂相場程序中以優化ha-PFM自適應網格策略，計算內存和計算時間得到明顯改善。這些算例的結果充分展示了si-MCT在多分叉裂紋追蹤和自適應算法等工作中具有很好的應用前景。
該項工作得到中國國家自然科學基金（基金號51890872、51790503）、安徽省協同創新計劃（GXXT-2019-001）和安徽省重點研發計劃（S202004a05020218)的資助。
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/nme.6879