In this article, we propose a thermodynamically consistent phase-field model for thermo-mechanical fracture and provide an open-source implementation of the proposed model using a recently developed finite element toolbox, Gridap in Julia. Here, we have derived the balance equations for the thermo-mechanical fracture by invoking the virtual power principle and determined the constitutive relations for the thermodynamic fluxes based on the satisfaction of the thermodynamic laws. Our proposed formulation provides an equation of temperature evolution that can easily accommodate dissipative effects such as viscous damping. One may consider the proposed model as a non-trivial extension of a recently developed iso-thermal phase-field model by Dhas {\it{et al.}} \cite{dhas2018phase} for the non-isothermal case. We provide very compact and user-friendly open-source codes for implementing the proposed model using Gridap in Julia that requires very low memory usage and gives a high degree of flexibility to the users in defining weak forms of the governing partial differential equations. We have validated the proposed model and its implementation against such standard results available in the literature as crack propagation in the cruciform shape material, single edge-notched plate, bi-material beam and a quenching test.


翻译:在文章中,我们提出一个热力一致的热力机械断裂阶段模型,并使用最近开发的有限元素工具箱“朱丽亚的Gridap”对拟议模型进行开放源头实施。在这里,我们通过援引虚拟动力原则,得出热力机断裂平衡方程式,并根据热力定律的满意度,确定热力通量的构成关系。我们提议的配方提供了一种温度进化方程式,可以很容易地容纳诸如阻力等消散效应。人们可以认为,提议的模型是Dhas ~it{et al. ⁇ \\\\\ chite{dhas2018级}最近开发的异热相级模型的非三边延伸。我们提供了非常紧凑和方便用户的开源代码,用于在朱丽亚使用Gripap实施拟议模型,这需要非常低的记忆用量,并使用户在界定部分差异方程式的薄弱形式时具有高度的灵活性。我们验证了拟议的模型,其实施方式是Dhas {it-drod Strefor

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