کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
4967946 1449386 2016 30 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Coupling fluid-structure interaction with phase-field fracture
ترجمه فارسی عنوان
تعامل ساختار مایع با شکستگی فاز میدان
کلمات کلیدی
ترجمه چکیده
در این کار، یک مفهوم برای اتصال متقابل ساختار مایع با شکستگی شکننده در کشش پیشنهاد شده است. مساله متقابل ساختار مایع به لحاظ تکنیک دلخواه لاگرانژی-اویلر مدل سازی شده و معادلات ناییر استوکس با ایزوترمال و غیر مترقبه با الاستودینامیک غیرخطی را با استفاده از مدل جامد کرچوف سنت وانانت پیوند می دهد. مدل شکست شکن براساس یک رویکرد فازی برای ترک های کششی و جامدات کششی تحت فشار است. برای به دست آوردن یک چارچوب مشترک، رویکرد فاز میدان در مختصات لاگرانژیک دوباره ترکیب شده است تا آن را با ترکیب متقابل ساختار سیال ترکیب کند. یک شرایط غیرقابل بازگشت کرافت، که به لحاظ ریاضی به عنوان محدودیت نابرابری در زمان مشخص می شود، با کمک تکرار لاگرانژ تکمیل شده اجرا می شود. مشکل در نتیجه بسیار غیر خطی است و با یک روش نیوتن اصلاح شده (به عنوان مثال، خطا گرا) حل شده است که به طور خاص اجازه می دهد تا برای افزایش موقت از باقی مانده ها. چارچوب پیشنهادی با چندین آزمون عددی اثبات شده است. در این مثال، ثبات محاسباتی در فضا و زمان برای چندین تابع هدف نشان داده شده است، که نشان دهنده پایایی مدل سازی عددی و تکنیک های الگوریتمی است. اما محدودیت های فعلی مانند ضرورت استفاده از دمیدن جامد نیز مورد توجه قرار گرفته است.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه مهندسی کامپیوتر نرم افزارهای علوم کامپیوتر
پیش نمایش مقاله
تعامل ساختار مایع با شکستگی فاز میدان
چکیده انگلیسی
In this work, a concept for coupling fluid-structure interaction with brittle fracture in elasticity is proposed. The fluid-structure interaction problem is modeled in terms of the arbitrary Lagrangian-Eulerian technique and couples the isothermal, incompressible Navier-Stokes equations with nonlinear elastodynamics using the Saint-Venant Kirchhoff solid model. The brittle fracture model is based on a phase-field approach for cracks in elasticity and pressurized elastic solids. In order to derive a common framework, the phase-field approach is re-formulated in Lagrangian coordinates to combine it with fluid-structure interaction. A crack irreversibility condition, that is mathematically characterized as an inequality constraint in time, is enforced with the help of an augmented Lagrangian iteration. The resulting problem is highly nonlinear and solved with a modified Newton method (e.g., error-oriented) that specifically allows for a temporary increase of the residuals. The proposed framework is substantiated with several numerical tests. In these examples, computational stability in space and time is shown for several goal functionals, which demonstrates reliability of numerical modeling and algorithmic techniques. But also current limitations such as the necessity of using solid damping are addressed.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of Computational Physics - Volume 327, 15 December 2016, Pages 67-96
نویسندگان
,