كليدواژه :
شكست نرم , روش ميدان فاز , اجزاي محدود , دراكر- پراگر , الگوريتم انتگرال‌گيري
چكيده فارسي :
در اين مقاله با تركيب مدل رفتار پلاستيك و روش ميدان فاز مدلي جهت شبيه سازي شكست مواد شكل پذير پيشنهاد شده است. مدل پلاستيسيته دراكر- پراگر كه هم براي فلزات و هم براي پليمرها، فوم‌ها، خاك، بتن و ديگر مواد وابسته به فشار قابل استفاده است، با روش ميدان فاز تركيب شده است. به عبارت ديگر مدل توانايي در نظر گرفتن اثرات فشار در فرآيند تسليم و شكست مواد شكل‌پذير را دارد. چگونگي استخراج معادلات حاكم از كمينه سازي انرژي كل، پياده‌سازي اجزاي محدود مدل، گسسته‌سازي و ديگر جزئيات حل تشريح شده است. الگوريتم‌هاي انتگرال‌گيري ارائه شده و چگونگي تركيب رفتار ماده با متغير ميدان فاز جهت در نظر گرفتن اثرات ترك شرح داده شده است. جهت كنترل فرآيند شكست، متغيري جهت كنترل نيروي محركه ميدان فاز، معرفي شده است. در انتها با كمك شبيه‌سازي عددي، چگونگي تقريب ترك به روش ميدان فاز بررسي شده و محدوده ثابت طول براي تقريب دقيق ترك به‌دست آمده است. نمونه‌هايي با هندسه و بارگذاري مختلفي انتخاب شده كه صحت و دقت مدل و الگوريتم انتگرال‌گيري پيشنهادي با مقايسه با مقايسه آن‌ها با اطلاعات تجربي موجود تأييد شده است. در نهايت توانايي مدل در پيش‌بيني مسير ترك در مدهاي مختلف شكست با استفاده از نمونه آركان نشان داده شده است.
چكيده لاتين :
In this paper, a coupled plasticity-phase field model for ductile fracture is proposed. The Drucker-Prager plasticity model, which have been applied to metals, concrete, polymers, foams, and other pressure-dependent materials, is coupled with the phase field method. The governing equations are determined by a minimization principle that results in balance laws for the coupled displacement-fracture phase field problem. Furthermore, the finite element implementation, discretization and integration algorithms for the proposed model are presented for three-dimensional, plane strain and plane stress states. In addition, to control the influence of the plastic work and its effect on the crack propagation process, a threshold variable is introduced. Using a numerical example, it is demonstrated that a specific length scale and a certain minimum element size is necessary such that the regularized crack surface converges to the sharp crack. The accuracy of the proposed model and integration algorithm is verified by comparing the obtained results with existing experimental data. In addition, the Arcan sample, by means of a special test setup, allows to load a sample at different direction, and thus performing mixed mode fracture investigation using the model.
