晶体塑性耦合XFEM模拟多晶裂纹扩展

四种常见的裂纹形核与扩展准则:

(1)局部主应力和对应主平面的法线准则(MAXPS)

晶体塑性每日文章推荐(九)的图1


(2)局部主塑性应变和对应主平面的法线准则((MAXPPE)

晶体塑性每日文章推荐(九)的图2


(3)局部最大滑移并且垂直于主滑移系统准则(MAXSLP)

晶体塑性每日文章推荐(九)的图3


(4) 位错储能并垂直于主滑移系统能量准则(MAXDIS)

晶体塑性每日文章推荐(九)的图4

晶体塑性每日文章推荐(九)的图5

尝试使用huang程序+udmgini子程序进行类似的模拟,并与ebsd对比研究,介绍思路和注意事项如下

(1)模拟时需要指定xfem区域和允许裂纹扩展

(2)模拟时编写程序把udmgini程序加入到huang原始晶体塑性和程序中

(3)xfem是网格敏感的,使用全积分点,并保证裂纹萌生区域网格足够细化

(4)xfem和晶体塑性组合使用时容易造成数值的不稳定性,使用尽量小的时间步进行尝试

(5)边界条件对于初始裂纹的萌生和后续的扩展可能会有显著影响,尽量应用周期性边界条件

这里展示一个包含100个晶粒的二维FCC多晶模型在周期性边界条件下的裂纹萌生和扩展情况

几何模型:

晶体塑性每日文章推荐(九)的图16

定义xfem区域:

晶体塑性每日文章推荐(九)的图17

裂纹发展情况:

晶体塑性每日文章推荐(九)的图18

应力分布:

晶体塑性每日文章推荐(九)的图19

累计剪切分布:

晶体塑性每日文章推荐(九)的图20

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