We present a simple and robust implementation of the phase field fracture method in Abaqus. Unlike previous works, only a user material (UMAT) subroutine is used. This is achieved by exploiting the analogy between the phase field balance equation and heat transfer, which avoids the need for a user element mesh and enables taking advantage of Abaqus' in-built features. A unified theoretical framework and its implementation are presented, suitable for any arbitrary choice of crack density function and fracture driving force. Specifically, the framework is exemplified with the so-called AT1, AT2 and phase field-cohesive zone models (PF-CZM). Both staggered and monolithic solution schemes are handled. We demonstrate the potential and robustness of this new implementation by addressing several paradigmatic 2D and 3D boundary value problems. The numerical examples show how the current implementation can be used to reproduce numerical and experimental results from the literature, and efficiently capture advanced features such as complex crack trajectories, crack nucleation from arbitrary sites and contact problems. The code developed can be downloaded from www.empaneda.com/codes.


翻译:我们在Abaqus展示了一个简单而稳健的阶段场断裂法。 与以前的工作不同, 仅使用一个用户材料( UMAAT) 子例程。 实现这一目的的途径是利用阶段场平衡方程和热传输之间的类比, 避免了使用用户元素网格的需要, 并使得能够利用Abaqus 的内在特征。 我们提出了一个统一的理论框架及其实施, 适合于任意选择裂痕密度功能和断裂驱动力。 具体地说, 该框架以所谓的 AT1 、 AT2 和 相交区模型( PF- CZM ) 为示例。 使用错开的和单片断的解决方案。 我们通过解决数个模式 2D 和 3D 边界值问题来展示这一新实施的潜力和稳健。 数字示例显示, 如何利用当前实施方式复制文献的数值和实验结果, 并有效捕捉到复杂的裂痕、 任意地点和接触问题 等先进特征。 所开发的代码可以从 www.empaneda. com/ code. 下载。

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