Bie、Yehui;任惠龙;蒂蒙·拉布祖克;布依、廷奎;魏月光 均质和非均质材料的完全耦合热-机械双视界周动力学对应损伤模型。 (英语) 兹比尔07820274 计算。方法应用。机械。工程师。 420,文章ID 116730,30 p.(2024). 小结:为了准确地解决均匀和非均匀材料的热诱导动态和稳态裂纹扩展问题,包括裂纹分支、界面脱粘和裂纹扭结,我们提出了完全耦合的热-机械双孔周动力对应损伤模型(TM-DHPD)。为此,首次在热力学框架内推导了TM-DHPD的积分耦合方程。然后,利用交替双孔周动力对应原理推导了本构键合力状态、热流状态及其一般线性化。此外,还提出了统一的粘结损伤准则来表征单一材料的内部粘结损伤和不同材料的界面粘结损伤。为确保收敛性和准确性,耦合方程采用标准隐式方法求解,无需使用人工阻尼。在均质和非均质材料中,研究了一些具有代表性和挑战性的数值案例,如集中加热圆盘中的动态裂纹分支和热障涂层的多界面失效。数值结果与现有的实验结果或之前的预测吻合良好,这表明所提出的TM-DHPD在解决实际工程问题中大量热致裂缝的物理问题方面具有巨大潜力。 MSC公司: 74A70型 周边动力学 74兰特 脆性断裂 74S05号 有限元方法在固体力学问题中的应用 关键词:热致断裂;周动力学;裂纹分支;界面脱粘;异质材料 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{Y.Bie}等人,计算。方法应用。机械。Eng.420,文章ID 116730,30 p.(2024;Zbl 07820274) 全文: 内政部 参考文献: [1] Zhang,Y。;Behera,D。;Madenci,E.,烧蚀导致炭化材料热响应和开裂的周动力模型。工程计算。(2023年) [2] 刘庆庆。;Wu,D。;Madenci,E。;Yu,Y。;Hu,Y.L.,核燃料芯块断裂机制热力学建模的基于状态的周动力学。工程分形。机械。,108917 (2022) [3] 江,C.P。;吴晓凤。;李,J。;宋,F。;Shao,Y.F。;Xu,X.H。;Yan,P.,陶瓷热冲击裂纹形成机制和数值模拟研究。《材料学报》。,4540-4550 (2012) [4] Fu,Y.F。;Wong,Y.L。;唐,C.A。;Poon,C.S.,高温下水泥基复合材料的热致应力和相关开裂——第一部分:单个夹杂物周围的热开裂。Cem公司。混凝土。组成。,99-111 (2004) [5] Wang,H。;Dong,H。;蔡,Z。;李毅。;Wang,W。;Liu,Y.,基于周动力的多层热障涂层开裂行为研究。塞拉姆。国际,23543-23553(2022) [6] Padture,N.P。;盖尔,M。;Jordan,E.H.,燃气轮机发动机应用的热障涂层。科学,280-284(2002) [7] Shao,Y。;Zhang,Y。;Xu,X。;Zhou,Z。;李伟(Li,W.)。;Liu,B.,裂纹模式对陶瓷淬火后残余强度的影响。J.Am.塞拉姆。Soc.,2804-2807(2011) [8] 本田,S。;铃木,T。;西川,T。;Awaji,H。;Akimune,Y。;Hirosaki,N.,《具有高导热性的氮化硅热冲击特性的估算》。J.塞拉姆。Soc.Jpn.公司。,38-43 (2002) [9] 本田,S。;小原,Y。;Kishi,T。;桥本,S。;Iwamoto,Y.,用红外辐射加热法估算细孔氧化铝的抗热震性。J.塞拉姆。Soc.Jpn.公司。,1371, 1208-1215 (2009) [10] Liang,L.H。;Liu,X.H。;Chen,L.F。;Wei,Y.G.,陶瓷涂层厚度对热冲击循环下涂层结构断裂行为的影响。塞拉姆。国际,11435-11444(2022) [11] Abdoh,D.A。;尹,B.B。;Kodur,V.K.R.公司。;Liew,K.M.,均匀和非均匀材料中裂纹和断裂的计算高效和有效的周动力学模型。计算。方法应用。机械。工程(2022)·Zbl 1507.74049号 [12] Sun,W。;卢·W。;Bao,F。;Ni,P.,一种PD-FEM耦合方法,用于模拟脆性固体中的热断裂。西奥。申请。分形。机械。(2021) [13] 高X.W。;郑伯杰。;Yang,K。;Zhang,C.,热冲击载荷下动态耦合热弹性分析的径向积分边界元法。计算。结构。,140-147 (2015) [14] 沈,B。;Kim,H.M。;帕克,E.S。;Kim,T.K。;Wuttke,M.W。;Rinne,M。;Backers,T。;Stephansson,O.,岩土材料热破裂耦合过程的多区域边界元分析。岩石力学。岩石工程,135-151(2013) [15] Duflot,M.,热弹性断裂力学中的扩展有限元方法。国际期刊数字。方法工程,827-847(2008)·Zbl 1195.74170号 [16] Menouillard,T。;Belytschko,T.,加热带钢中振动裂纹扩展的分析和计算。国际分形杂志。,57-70 (2011) ·兹比尔1282.74079 [17] 朱,D。;李,X。;Liu,Z.,通过相场模拟研究了脆性材料在热冲击载荷下的动态裂纹路径。国际分形杂志。,115-130 (2017) [18] Badnava,H。;Msekh,医学硕士。;Etemadi,E。;Rabczuk,T.,断裂的h自适应热机械相场模型。有限元素。分析。设计。,31-47(2018) [19] 曼达尔,T.K。;Nguyen,V.P。;Wu,J.Y。;Nguyen-Thanh,C.,热塑性固体的断裂:相场建模和使用高效整体解算器的新结果。计算。方法应用。机械。工程(2021)·Zbl 1506.74362号 [20] Oterkus,S。;Madenci,E。;Agwai,A.,《完全耦合的动力学热力学》。J.机械。物理学。固体,1-23(2014) [21] Wang,Y。;周,X。;Kou,M.,《热冲击下脆性固体中裂纹行为的改进热-机械耦合键基周动力模型》。欧洲力学杂志。A/固体,282-305(2019)·Zbl 1406.74615号 [22] Song,Y。;李,S。;Li,Y.,非均匀冰中热机械断裂的周动力建模与模拟。工程计算。(2023年) [23] Pathrikar,A。;蒂瓦里,S.B。;芳酰,P。;Roy,D.,《脆性固体损伤的热力学:周动力学模型》。西奥。申请。分形。机械,102880(2021) [24] 周庆秋。;Yang,L。;罗,C。;Chen,F.W。;周Y.C。;Wei,Y.G.,热障涂层在界面氧化过程中的失效机制,界面之间的相互作用通过粘结区模型和脆性断裂通过相场。国际固体结构杂志。,18-34(2021) [25] 周庆秋。;Wei,Y.G。;周Y.C。;Yang,L.,非均质材料断裂演化的界面宽度不敏感内聚相场模型。国际固体结构杂志。(2022年) [26] 李·G。;尹,B.B。;张立伟。;Liew,K.M.,《非均匀复合材料中微观断裂演化建模:耦合内聚相场模型》。J.机械。物理学。固体,103968(2020) [27] 张,P。;胡,X。;Yang,S。;Yao,W.,使用相场方法对多相材料的渐进失效进行建模。工程分形。机械。,105-124(2019) [28] 胡,X。;Tan,S。;夏,D。;Min,L。;Xu,H。;姚,W。;孙,Z。;张,P。;Quoc Bui,T。;庄,X。;Rabczuk,T.,准静态失效过程的隐式和显式相场模型概述,实现和计算效率。西奥。申请。分形。机械。(2023年) [29] Bui,T.Q。;Hu,X.,复合材料层压板的相场模型、基本原理及其应用综述。工程分形。机械。(2021) [30] Silling,S.A.,《不连续性和长程力弹性理论的改革》。J.机械。物理学。固体,175-209(2000)·Zbl 0970.74030号 [31] Silling,S.A。;Askari,E.,基于固体力学周动力模型的无网格方法。计算。结构。,1526-1535 (2005) [32] Kefal,A。;迪亚罗格鲁,C。;Yildiz,M。;Oterkus,E.,《板结构形状传感和裂纹扩展监测的周动力和逆有限元法耦合》。计算。方法应用。机械。工程(2022)·Zbl 1507.74055号 [33] Shojaei,A。;赫尔曼,A。;Cyron,C.J。;塞莱森,P。;Silling,S.A.,改进周动力模型数值性能的混合无网格离散化。计算。方法应用。机械。工程(2022)·Zbl 1507.74058号 [34] Wang,Y。;Han,F。;Lubineau,G.,《脆性材料断裂的强度诱导周动力学建模和模拟》。计算。方法应用。机械。工程(2021)·Zbl 1506.74038号 [35] Han,F.等人。;卢比诺,G。;Azdoud,Y.,《损伤力学和周动力学之间的自适应耦合:材料退化到完全失效的客观模拟途径》。J.机械。物理学。固体,453-472(2016) [36] Bie,Y.H。;崔晓云。;Li,Z.C.,基于状态的周动力学与基于节点的平滑有限元方法的耦合方法。计算。方法应用。机械。工程,675-700(2018)·Zbl 1439.74392号 [37] E.Madenci,E.Oterkus,周动力理论及其应用,2014年。https://doi.org/10.1007/978-1-4614-8465-3 ·兹比尔1295.74001 [38] 田,C。;风扇,S。;杜,J。;Zhou,Z。;陈,Z。;Bobaru,F.,平流-反应-扩散问题的周动力学模型。计算。方法应用。机械。工程(2023)·Zbl 07736322号 [39] 张,Q。;Nguyen-Thanh,N。;李伟(Li,W.)。;张,A.M。;李,S。;Zhou,K.,静态和动态裂纹扩展的等几何无网格方法和周动力学耦合方法。计算。方法应用。机械。工程(2023)·Zbl 07737561号 [40] Madenci,E。;Oterkus,S.,《根据von Mises屈服准则和各向同性硬化的塑性变形的普通基于状态的周动力学》。J.机械。物理学。固体,192-219(2016) [41] 刘,Z。;Bie,Y。;崔,Z。;Cui,X.,非线性硬化塑性材料变形及其断裂过程的基于状态的普通周动力学。工程分形。机械。(2020) [42] 方法C。;机械,A。;黄,J。;张,L。;Liew,K.M.,软材料弹道侵彻损伤的聚合物-水混合周动力学模型。计算。方法应用。机械。工程(2023)·Zbl 07736330号 [43] 塔穆尔,C。;Li,S.,有限变形下聚合物材料断裂的基于键的周动力学建模。计算。方法应用。机械。工程(2023)·Zbl 07725679号 [44] Shojaei,A。;赫尔曼,A。;塞莱森,P。;Silling,S.A。;Rabczuk,T。;Cyron,C.J.,《二维无界区域中的周动力弹性波:非局部Dirichlet型吸收边界条件的构造》。计算。方法应用。机械。工程(2023)·Zbl 07665599号 [45] Shojaei,A。;赫尔曼,A。;塞莱森,P。;Cyron,C.J.,Dirichlet经典扩散模型和周动力学扩散模型的吸收边界条件。计算。机械。,773-793 (2020) ·Zbl 1465.74017号 [46] Anicode,S.V.K。;马登西,E。;Phan,N.,使用周动力学微分算子模拟电沉积和电偶腐蚀的统一方法。计算。方法应用。机械。工程(2023)·Zbl 07665611号 [47] Shojaei,A。;美国加尔瓦内托。;Rabczuk,T。;Jenabi,A。;Zacariotto,M.,基于周动力微分算子的广义有限差分方法,用于有界和无界区域中的问题的求解。计算。方法应用。机械。工程,100-126(2019)·Zbl 1440.65157号 [48] 贝克尔,A.C。;Madenci,E。;Haghighat,E.,关于使用周动力微分算子求解双曲方程。计算。方法应用。机械。工程(2022)·Zbl 1507.74450号 [49] Madenci,E。;巴鲁特,A。;Phan,N.D.,纤维增强复合材料层合板基于键的拉伸和旋转动力学建模。工程计算。(2022年) [50] Madenci,E。;Yaghoobi,A。;巴鲁特,A。;Phan,N。;伊利奥普洛斯,A。;Michopoulos,J.G.,Peridynamics为跟踪裂纹路径启用了数字图像相关性。工程计算。,517-543 (2023) [51] Madenci,E。;巴鲁特,A。;Futch,M.,周动力微分算子及其应用。计算。方法应用。机械。工程师,408-451(2016)·Zbl 1425.74043号 [52] Mavi,A。;贝克尔,A.C。;Haghighat,E。;Madenci,E.,一种无监督的潜在/输出物理信息卷积-LSTM网络,用于使用周动力微分算子求解偏微分方程。计算。方法应用。机械。工程(2023)·Zbl 07665598号 [53] Dorduncu,M。;库特鲁,A。;Madenci,E。;Rabczuk,T.,使用周动力学微分算子对双材料和模量梯度板进行非局部建模。工程计算。,893-909 (2023) [54] Ren,H。;庄,X。;Rabczuk,T.,解偏微分方程的非局部算子方法。计算。方法应用。机械。工程(2020)·Zbl 1441.35250号 [55] Ren,H。;庄,X。;Rabczuk,T.,解偏微分方程的高阶非局部算子方法。计算。方法应用。机械。工程(2020)·Zbl 1442.65440号 [56] 庄,X。;Ren,H。;Rabczuk,T.,基于显式相场模型的动态脆性断裂非局部算子方法。欧洲力学杂志。A/固体(2021年)·Zbl 1486.74125号 [57] Ren,H。;庄,X。;新界特朗。;Rabczuk,T.,有限变形高阶梯度弹性的非局部算子方法。计算。方法应用。机械。工程,1-28(2021)·Zbl 1506.74045号 [58] Ren,H。;庄,X。;Rabczuk,T.,梯度固体数值积分的非局部算子方法。计算。结构。(2020) [59] 李,Z。;黄,D。;Rabczuk,T.,周动力算子方法。计算。方法应用。机械。工程(2023)·Zbl 07692950号 [60] 基利克,B。;Madenci,E.,热力学分析的周动力理论。IEEE传输。高级包装。,97-105 (2010) [61] He,D。;黄,D。;Wu,L。;Xu,Y.,使用完全耦合热-机械周向动力学研究功能梯度材料的热失效。作曲。结构。,116454(2023年) [62] 德安图诺,P。;Morandini,M.,通过弱耦合周动力热-力学的热冲击响应。国际固体结构杂志。,74-89 (2017) [63] 南卡罗来纳州巴扎扎德。;Mossaiby,F。;Shojaei,A.,陶瓷断裂分析的自适应热-机械周动力学模型。工程分形。机械。(2020) [64] Ongaro,G。;Shojaei,A。;Mossaiby,F。;赫尔曼,A。;Cyron,C.J。;Trovalusci,P.,基于键的周动力学的多自适应空间离散化。国际分形杂志。,1-24(2023年) [65] Chen,W。;顾,X。;张,Q。;Xia,X.,一个改进的热-力全耦合周动力学,应用于混凝土开裂。工程分形。机械。(2021) [66] Sheikhbahaei,P。;Mossaiby,F。;Shojaei,A.,基于弧长法的有效周动力框架,用于脆性和准脆性问题的断裂建模,具有断裂不稳定性。计算。数学。申请。,165-190 (2023) ·Zbl 07674318号 [67] Laurien,M。;Javili,A。;Steinmann,P.,一种非局部界面方法,以连续运动学启发的周动力学为例。国际期刊数字。方法工程,3464-3484(2022)·Zbl 1533.74002号 [68] Alali,B。;Gunzburger,M.,《动力学与材料界面》。弹性力学杂志。,225-248 (2015) ·Zbl 1455.74009号 [69] 郑,Z。;张,G。;Wang,Y。;Bobaru,F.,功能梯度材料动态断裂的周动力学模型。作曲。结构。,529-546 (2015) [70] 艾哈迈迪,M。;Sadighi,M。;Hosseini Toudeshky,H.,DP600钢中损伤机制、空洞形核和扩展的基于普通状态的周动力理论的计算微观结构模型。工程分形。机械。(2021) [71] Nguyen,H.A。;Wang,H。;田中,S。;Oterkus,S。;Oterkus,E.,使用普通基于状态的周动力学对双材料界面建模的深入研究。J.Peridyn公司。非本地模型。,112-138(2022) [72] 张,H。;张,X。;乔,P.,一种用于界面分层和均匀材料断裂分析的新的周动力混合模式粘结破坏模型。计算。方法应用。机械。工程(2021)·Zbl 1506.74376号 [73] 张,H。;张,X。;刘,Y。;乔,P.,弹性双材料界面断裂的周动力模拟。计算。方法应用。机械。工程(2022)·Zbl 1507.74063号 [74] 范,Y。;你,H。;田,X。;杨,X。;李,X。;北卡罗来纳州普拉卡什。;Yu,Y.,随机非均质材料脆性断裂的无网格周动力学模型。计算。方法应用。机械。工程(2022)·Zbl 1507.74381号 [75] 王,B。;Oterkus,S。;Oterkus,E.,使用双水平周动力学进行热扩散分析。J.热学。强调。,51-74 (2020) [76] Ren,H.L。;庄X.Y。;Rabczuk,T.,《双地平线周动力学:变化地平线的稳定解决方案》。计算。方法应用。机械。工程,762-782(2017)·Zbl 1439.74030号 [77] Ren,H.L。;庄X.Y。;蔡永川。;Rabczuk,T.,《双地平线周动力学》。国际期刊数字。方法工程,1451-1476(2016) [78] 马奇。;黄,D。;Wu,L。;Xu,Y.,分析非均匀离散复合材料界面破坏的扩展周动力模型。西奥。申请。分形。机械。(2023年) [79] 马奇。;黄,D。;Wu,L。;Chen,D.,钢筋混凝土准静态和动态断裂与破坏的改进周动力模型。工程分形。机械。(2023年) [80] Anicode,S.V.K。;Madenci,E.,《无重叠区的不规则离散化的双孔周向动力学与有限元的直接耦合》。工程计算。(2023年) [81] Bie,Y.H。;Liu,Z.M。;Yang,H。;Cui,X.Y.,Abaqus脆性断裂双周动力学的实施。计算。方法应用。机械。工程(2020)·Zbl 1506.74032号 [82] Silling,S.A。;埃普顿,M。;O.威克纳。;徐,J。;Askari,E.,《周动力状态和本构建模》。弹性力学杂志。,151-184 (2007) ·Zbl 1120.74003号 [83] Silling,S.A。;Lehoucq,R.B.,《固体力学的周动力理论》。高级申请。机械。,73-168 (2010) [84] Min,L。;王,Z。;胡,X。;赵博士。;孙,Z。;张,P。;姚,W。;Bui,T.Q.,热障涂层失效的化学-热-机械耦合相场框架。计算。方法应用。机械。工程师,1-27(2023)·Zbl 07692947号 [85] Zeleke,医学硕士。;Ageze,M.B.,《基于扩散问题的周动力学(PD)理论综述》。《工程杂志》(2021) [86] Bie,Y.H。;Ren,H.L。;Yan,H.H。;Chen,J.Y.,基于统一非局部周动力的相场损伤理论。西奥。申请。分形。机械。(2023年) [87] 马塞克,R.W。;Silling,S.A.,《有限元分析中的周动力学》。有限元素。分析。设计。,1169-1178 (2007) [88] Tong,Y。;沈伟强。;Shao,J.F.,粘性材料渐进破坏过程建模的基于状态的周动力理论和有限元方法的自适应耦合方法。计算。方法应用。机械。工程(2020)·Zbl 1506.74447号 [89] Sheikhbahaei,P。;Mossaiby,F。;Shojaei,A.,《混凝土结构的循环荷载行为分析:具有软化模型和验证的周动力方法》。西奥。申请。分形。机械。,104165 (2023) [90] 帕里斯,F。;科雷亚,E。;Mantić,V.,纤维和基体之间横向界面裂纹的扭结。应用杂志。机械。事务处理。ASME标准。,703-716(2007年) [91] 北卡罗来纳州拉班达。;Giusti,S.M。;Luccioni,B.M.,使用增广拉格朗日方法进行中尺度断裂模拟。国际损伤力学杂志。,138-175 (2018) [92] Nguyen,V.P。;Nguyen,G.D。;Nguyen,C.T。;沈,L。;Dias-da-Costa,D。;El-Zein,A。;Maggi,F.,用有限元模拟复杂裂纹:运动丰富的本构模型。国际压裂杂志。,21-39(2017) [93] Long,H。;Liang,L。;Wei,Y.,基于粘结带模型等效性的固体结构失效表征。国际固体结构杂志。,194-210 (2019) [94] Ranjbar-Far,M。;Absi,J。;Mariaux,G。;Dubois,F.,使用有限元方法模拟材料特性和界面粗糙度对热障涂层中应力分布的影响。马特。设计。,772-781 (2010) [95] 姜杰。;Wang,W。;X.赵。;刘,Y。;曹,Z。;Xiao,P.,热障涂层在循环热载荷下的残余应力和面漆开裂行为的数值分析。工程分形。机械。,191-205 (2018) [96] Al-Athel,K。;Loeffel,K。;刘,H。;Anand,L.,《模拟热障涂层中面漆与热生长氧化物的脱粘》。冲浪。涂料技术。,68-78 (2013) 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。