Un método de campo de fase termomecánico completamente acoplado para modelar grietas con contacto friccional
Autores: Wan, Wan; Chen, Pinlei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un método de campo de fase termomecánico completamente acoplado para modelar grietas con contacto friccional
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Método de campo de fase
Grietas
Contacto friccional
Conductancia térmica
Problemas de referencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
En este documento, se desarrolla un método de campo de fase acoplado termomecánico para modelar grietas con contacto friccional. En comparación con los métodos discretos, el método de campo de fase puede representar geometrías de grietas arbitrarias sin una representación explícita de la superficie de la grieta. Dos características distinguibles del método de campo de fase propuesto son: (1) para la fase mecánica, no se necesita un algoritmo específico para imponer restricciones de contacto en las superficies de fractura; (2) para la fase térmica, se proponen formulaciones para incorporar el parámetro de daño del campo de fase de modo que se acomoden diferentes condiciones de conductancia térmica. Mientras que el estrés se actualiza explícitamente en las regiones de interfaz regularizadas bajo diferentes condiciones de contacto, la conductividad térmica se determina bajo diferentes condiciones de conductancia. En particular, consideramos un modelo de conductancia térmica dependiente de la presión (PDM) que está completamente acoplado con la fase mecánica, junto con otros tres modelos de conductancia térmica, es decir, el modelo completamente conductivo (FCM), el modelo adiabático (ACM) y el modelo desacoplado (UCM). El potencial de esta formulación se muestra mediante varios problemas de referencia. Obtenemos información sobre el papel del campo de temperatura que afecta al campo mecánico. Se abordan varios problemas de valor límite en 2D, demostrando la capacidad del modelo para capturar fenómenos de fisuración con el efecto del campo térmico. Comparamos nuestros resultados con los métodos discretos, así como con otros métodos de campo de fase, y se logra una muy buena concordancia.
Descripción
En este documento, se desarrolla un método de campo de fase acoplado termomecánico para modelar grietas con contacto friccional. En comparación con los métodos discretos, el método de campo de fase puede representar geometrías de grietas arbitrarias sin una representación explícita de la superficie de la grieta. Dos características distinguibles del método de campo de fase propuesto son: (1) para la fase mecánica, no se necesita un algoritmo específico para imponer restricciones de contacto en las superficies de fractura; (2) para la fase térmica, se proponen formulaciones para incorporar el parámetro de daño del campo de fase de modo que se acomoden diferentes condiciones de conductancia térmica. Mientras que el estrés se actualiza explícitamente en las regiones de interfaz regularizadas bajo diferentes condiciones de contacto, la conductividad térmica se determina bajo diferentes condiciones de conductancia. En particular, consideramos un modelo de conductancia térmica dependiente de la presión (PDM) que está completamente acoplado con la fase mecánica, junto con otros tres modelos de conductancia térmica, es decir, el modelo completamente conductivo (FCM), el modelo adiabático (ACM) y el modelo desacoplado (UCM). El potencial de esta formulación se muestra mediante varios problemas de referencia. Obtenemos información sobre el papel del campo de temperatura que afecta al campo mecánico. Se abordan varios problemas de valor límite en 2D, demostrando la capacidad del modelo para capturar fenómenos de fisuración con el efecto del campo térmico. Comparamos nuestros resultados con los métodos discretos, así como con otros métodos de campo de fase, y se logra una muy buena concordancia.