hrvatski

Numeričko modeliranje procesa kvazi-krhkog loma primjenom faznog modeliranja

Numeričko modeliranje nastanka i rasta pukotina u materijalu predstavlja važan interes u inženjerskoj praksi te već dulje vrijeme privlači pozornost mnogih istraživača. Za krhke materijale dostupno je više različitih metoda koje se temelje na Griffithovoj teoriji gdje se formiranje pukotine određuje pomoću energije površinske napetosti, odnosno energije potrebne za stvaranje dvaju novih površina prijeloma. Pritom se najviše primjenjuju diskretne metode u kojima je rast pukotine kao geometrijskog diskontinuiteta definiran kriterijem loma za razdvajanje čvorova u mreži konačnih elemenata. Najveći nedostatak ovih metoda je što se rast pukotine odvija samo duž rubova konačnih elemenata te su rezultati ovisni o gustoći i usmjerenosti mreže. Kako bi se prevladalo nefizikalno ponašanje standardnih formulacija za modeliranje oštećenja u materijalu, zadnjih godina aktualni su principi faznog modeliranja (eng. Phase-field modeling). Ovi principi omogućuju modeliranje mikrostrukture materijala koja se sastoji od više različitih faza na način da pretpostavljaju kontinuiranu transformaciju između tih faza. Za slučaj oštećenja materijala, različite faze odnose se na cjeloviti materijal, odnosno pukotinu. Umjesto diskretnog opisa, fazno modeliranje temelji se na kontinuumskom opisu pukotine u kojoj je diskontinuitet raspodijeljen preko određenog volumena. Na taj način, pomoću faznog modeliranja moguće je pratiti nastanak, rast i srastanje pukotina do konačnog loma. U radu je dan prikaz algoritma faznog modeliranja za numeričku simulaciju procesa nastanka i rasta pukotina u kvazi-krhkom materijalu. Algoritam faznog modeliranja ugrađen je u programski paket ABAQUS primjenom korisničkih rutina UEL i UMAT.

kvazi-krhki lom ; fazno modeliranje ; metoda konačnih elemenata ; mehanika oštećenja i loma

nije evidentirano