面向复杂断裂行为的相场法研究及应用

目录

第1章 绪论

1.1 课题来源及研究的目的和意义

1.2.1 离散断裂模型研究现状

1.2.2 连续损伤模型研究现状

1.2.3 相场法研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 相场法理论分析及其代码验证方法

2.1 引言

2.2.1 相场法的裂纹表征

2.2.2 相场法控制方程

2.2.3 有限元离散

2.3.1 代码验证方法

2.3.2 固体力学领域基于虚构解法的代码验证方法

2.3.3 非均匀材料虚构解

2.3.4 收敛性分析

2.4 相场法相较于经典梯度损伤模型的优势

2.4.1 额外自由度

2.4.2 长度尺度

2.4.3 拉伸压缩异性

2.4.4 刚度退化函数

2.5 本章小结

第3章 混合型断裂行为研究

3.1 引言

3.2.1 混合型断裂准则

3.2.2 基于幂指数模型的新型相场法

3.3 典型算例的分析与讨论

3.3.1 基于含斜裂纹岩石压缩实验的模型验证

3.3.2 材料属性对裂纹扩展的影响

3.4 本章小结

第4章 粘弹性固体损伤加速断裂研究

4.1 引言

4.2 考虑粘性裂纹驱动力的粘弹性相场法

4.2.1 线粘弹性模型

4.2.2 考虑粘性裂纹驱动力的相场法

4.2.3 热动力学一致性

4.2.4 控制方程的有限元离散

4.3 典型算例的分析与讨论

4.3.1 经典粘弹性测试

4.3.2 基于开口沥青混凝土梁的三点弯曲测试

4.3.3 并行可扩展性研究

4.4 本章小结

第5章 聚合物粘接颗粒复合材料断裂行为研究

5.1 引言

5.2.1 考虑细观结构的有限元模型

5.2.2 材料断裂行为的表征

5.3 典型算例的分析与讨论

5.3.1 网格尺寸和长度尺度对断裂行为的影响

5.3.2 细观结构对断裂行为的影响

5.3.3 应变率对颗粒复合材料断裂行为的影响

5.3.4 粘性裂纹驱动力对断裂行为的影响

5.3.5 三轴压缩载荷对断裂行为的影响

5.4 本章小结

第6章 人体肱骨骨骼断裂行为研究

6.1 引言

6.2.1 骨骼材料参数

6.2.2 实验设置

6.2.3 模型构型

6.3 典型算例的分析与讨论

6.3.1 网格尺寸敏感性分析

6.3.2 长度尺度敏感性分析

6.3.3 断裂能空间变化的敏感性分析

6.3.4 骨骼失效模式

6.3.5 裂纹起裂与扩展

6.3.6 主应变方向

6.4 本章小结

结论

参考文献

附录A 基于虚构解法的有限元代码验证

A.1 虚构体力和边界条件

附录B 骨骼断裂仿真相关信息

B.1 应变片位置

B.2 转换矩阵

附录C 粘弹性相场法

C.1 粘弹性固体材料属性

C.2 单元类型敏感性分析

C.3 粘性应变更新

C.4 雅克比矩阵的一致性推导

攻读博士学位期间发表的论文及其他成果

声明

致谢

个人简历