Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Mashayekhi,Hojat Allah Badnava,Mostafa Jamshidian
محمد مشایخی (استاد راهنما) حجت اله بادنوا (استاد مشاور) مصطفی جمشیدیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Mousavion
محمد موسویون

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Implementation of phase-field method for brittle fracture and its application to porous structures
Recently, phase field approaches have gained popularity as a versatile tool for simulating fracture. The purpose of this study to demonstrate the capabilities of the phase field method in crack modeling in porous media. A phase field model for brittle fracture is implemented in the commercial finite element softwar Abaqus by means of User Element Subroutine (UEL). This is accomplished by replacing the sharp discontinuities with scalar damage phase field parameter representing the diffuse crack topology. The phase field is a scalar variable between 0 and 1 which connects brocken and unbroken regions. Thus, if its value reaches one the material is fully brocken. This approach does not need predefined cracks and it can simulate curvilinear fracture path. Simulations of brittle fracture with phase field method involves the displacement field and the phase field of crack. Also the elastic displacement field and phase field of crack are solved separately is a staggered solution. To implement the solution in Abaqus two element type are used in a layered manner. Each layer used the same nodes but different degree of freedom (DOF). In general, the results of the analysis indicate that the phase field method is able to predict the growth of crack in geometrically complex structures. Also, according to the simulation results, the critical force to start crack growth suddenly decreases over a specified porosity value and it continuace decrasing with a faster rate by incrasing the porosity. Keywords: Phase field model, Brittle fracture, Porous structures
: اخیرا روش میدان فازی به عنوان یک ابزار کاربردی برای شبیه‌سازی شکست مشهور شده است. تئوری میدان فاز برای شکست، دیدگاه و خط فکری مهم و جدیدی را برای مدل‌سازی عددی و تحلیل رشد ترک در ساختارهای پیچیده ارائه می‌دهد. با توجه به آنکه ساختار استخوان به‌نوعی یک ساختار متخلخل برشمرده می‌شود بنابراین سعی شده ناحیه‌ای از استخوان که دارای شرایط و فرضیات حاکم بر مسئله میدان فازی است، انتخاب شود. هدف از این پژوهش، نشان دادن توانایی‌های روش میدان فاز در مدل‌سازی ترک و رشد ترک در محیط‌هایی از لحاظ هندسی پیچیده مانند ساختار متخلخل است. برای پیاده‌سازی آن پارامتر عددی میدان فاز ترک که متغیری است بین صفر و یک و معرف ناحیه بین شکست کامل و بدون آسیب(سالم) معرفی شده است. بنابراین اگر مقدار آن به یک رسیده باشد به معنی آنست که ماده به‌طور کامل شکسته است. مدل میدان فازی برای شکست ترد در نرم افزار اجزامحدود اباکوس با استفاده از زیربرنامهUEL اجرا می‌شود. این کار با جایگزینی ناپبوستگی‌های تیز با پارامتر آسیب میدان فازی که به‌صورت یک ترک پخش‌شونده نشان داده شده است، انجام می‌شود. این روش نیازی به تعریف ترک‌های پیش فرض ندارد و می‌تواند مسیر منحنی شکل شکست را به‌خوبی پیش‌بینی کند. شبیه‌سازی شکست ترد شامل دو میدان جابجایی و میدان فازی ترک است. در این پژوهش، حل میدان جابجایی الاستیک و میدان فاز ترک به‌صورت جداگانه و به کمک حل غیرکوپل معادلات انجام می‌شود. همچنین جهت شبیه‌سازی حل معادلات در اباکوس از دو نوع المان به روش لایه‌ای استفاده شده است. در نهایت، نتایج تحلیل حاکی از آن دارد که روش میدان فاز توانسته است به‌خوبی رشد ترک در ساختارهای پیچیده از لحاظ هندسی را پیش‌بینی کند. همچنین با توجه به شبیه‌سازی انجام شده حداکثر نیروی لازم جهت شروع رشد ترک از یک محدوده‌ی خاص به شدت کاهش یافته است و این کاهش نیرو با افزایش درصد تخلخل با شیب بالایی کاهش می‌یابد. کلمات کلیدی: میدان فاز، شکست ترد، محیط متخلخل

ارتقاء امنیت وب با وف بومی