کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
7177750 1467051 2016 27 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Analytical and numerical analysis of frictional damage in quasi brittle materials
ترجمه فارسی عنوان
تجزیه و تحلیل تحلیلی و عددی آسیب اصطکاکی در مواد شبه شکننده
کلمات کلیدی
اصطکاک، خسارت، پلاستیک میکرو مکانیک، یکسان سازی، مواد شکننده،
ترجمه چکیده
اصطکاک کشویی و شکاف رشد دو فرایند اصلی تخریب در مواد شبه شکننده است. لغزش اصطکاکی در امتداد ترک ترکهای منشا تغییر شکل پلاستیک ماکروسکوپیک است در حالیکه رشد ترک در اثر خسارت مادی ایجاد می کند. دشواری اصلی مدل سازی این است که پیوند ذاتی بین این دو فرایند را در نظر بگیریم. مدل های مختلف و الگوریتم های عددی مربوطه پیشنهاد شده است. اما تاکنون راه حل های تحلیلی حتی برای مسیرهای ساده بارگذاری برای اعتبارسنجی چنین الگوریتمی ها وجود ندارد. در این مقاله ابتدا یک مدل میکرو مکانیکی ارائه می کنیم که با توجه به اتصال صحیح اصطکاک برای یک کلاس بزرگ از مواد شبه شکننده می باشد. این مدل با ترکیب یک روش همگن سازی خطی با طرح موری تاناکا و چارچوب ترمودینامیکی غیر قابل برگشت تشکیل شده است. به عنوان یک مشارکت اصلی، مجموعه ای از راه حل های تحلیلی روابط تنش-تنش برای مسیرهای مختلف بارگیری ایجاد می شود. بر اساس مدل میکرو مکانیک، دو الگوریتم تلفیقی عددی مورد بهره برداری قرار می گیرند. نخستین شامل یک طرح اصلاح اصطکاک / آسیب شده همراه است که با ماهیت اتصال مدل سازنده سازگار است. دومین شامل طرح تفکیک اصطکاک / آسیب با دو مرحله متوالی است: اصلاح اصطکاک و اصلاح خسارت. با استفاده از راه حل های تحلیلی به عنوان نتایج مرجع، دو الگوریتم از طریق یک سری از آزمون های عددی ارزیابی می شود. مشخص شده است که طرح اصلاح تفکیک پذیری برای تضمین همگرایی عددی سیستماتیک کارآیی دارد.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی مکانیک
پیش نمایش مقاله
تجزیه و تحلیل تحلیلی و عددی آسیب اصطکاکی در مواد شبه شکننده
چکیده انگلیسی
Frictional sliding and crack growth are two main dissipation processes in quasi brittle materials. The frictional sliding along closed cracks is the origin of macroscopic plastic deformation while the crack growth induces a material damage. The main difficulty of modeling is to consider the inherent coupling between these two processes. Various models and associated numerical algorithms have been proposed. But there are so far no analytical solutions even for simple loading paths for the validation of such algorithms. In this paper, we first present a micro-mechanical model taking into account the damage-friction coupling for a large class of quasi brittle materials. The model is formulated by combining a linear homogenization procedure with the Mori-Tanaka scheme and the irreversible thermodynamics framework. As an original contribution, a series of analytical solutions of stress-strain relations are developed for various loading paths. Based on the micro-mechanical model, two numerical integration algorithms are exploited. The first one involves a coupled friction/damage correction scheme, which is consistent with the coupling nature of the constitutive model. The second one contains a friction/damage decoupling scheme with two consecutive steps: the friction correction followed by the damage correction. With the analytical solutions as reference results, the two algorithms are assessed through a series of numerical tests. It is found that the decoupling correction scheme is efficient to guarantee a systematic numerical convergence.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of the Mechanics and Physics of Solids - Volume 92, July 2016, Pages 137-163
نویسندگان
, , ,