薄膜破坏过程数值模拟的MPM方法

摘要

将连续与不连续本构模型相结合用于薄膜破坏过程的模拟计算.采用von Mises关联塑性本构模型描述材料的弹塑性变形过程,在塑性硬化和软化阶段通过检查分岔是否发生,从而判断是否有破坏出现,即材料出现应变局部化现象.一旦出现破坏,则在发生破坏的区域采用位移不连续(decohesion)本构模型进行模拟,直到破坏面两侧材料完全分离.分离阶段采用相应的分离算法同时运用黏性边界条件以提高计算效率.结果表明结合连续与不连续本构模型的方法,能很好地模拟材料从局部化到完全破坏的过程,体现了材料破坏连续建模的思想,可用于预测材料发生破坏的环境和形式,从而通过改变材料工作环境提高其使用寿命;同时数值算例也显示了物质点法(material-point-method,简称MPM)的健壮性和有效性.