This paper presents a framework for modeling failure in quasi-brittle geomaterials under different loading conditions. A micromechanics-based model is proposed in which the field variables are linked to physical mechanisms at the microcrack level: damage is related to the growth of microcracks, while plasticity is related to the frictional sliding of closed microcracks. Consequently, the hardening/softening functions and parameters entering the free energy follow from the definition of a single degradation function and the elastic material properties. The evolution of opening microcracks in tension leads to brittle behavior and mode I fracture, while the evolution of closed microcracks under frictional sliding in compression/shear leads to ductile behavior and mode II fracture. Frictional sliding is endowed with a non-associative law, a crucial aspect of the model that considers the effect of dilation and allows for realistic material responses with non-vanishing frictional energy dissipation. Despite the non-associative law, a variationally consistent formulation is presented using notions of energy balance and stability, following the energetic formulation for rate-independent systems. The material response of the model is first described, followed by the numerical implementation procedure and several benchmark finite element simulations. The results highlight the ability of the model to describe tensile, shear, and mixed-mode fracture, as well as responses with brittle-to-ductile transition. A key result is that, by virtue of the micromechanical arguments, realistic failure modes can be captured, without resorting to the usual heuristic modifications considered in the phase-field literature. The numerical results are thoroughly discussed with reference to previous numerical studies, experimental evidence, and analytical fracture criteria.


翻译:本文提供了一个在不同装货条件下模拟准碎裂地质材料失败的模型框架。 提出了一个基于微观机械的模型, 将现场变量与微裂缝的物理机制联系起来: 损害与微裂缝的生长有关, 而塑料与封闭的微裂缝的摩擦滑动有关。 因此, 进入自由能量的硬化/ 软化功能和参数是从单一摩擦功能和弹性物质特性的定义中定义的单一摩擦性消退功能和弹性物质特性中得出的。 在紧张状态中打开微裂缝的演变导致易碎行为和模式I的分解, 而在压缩/ 听的摩擦滑动下封闭的微裂缝演变导致微裂缝行为和模式II的断裂。 调滑裂与非粘结微裂微裂的微裂变形法有关, 模型的变硬化功能和变异性反应可以通过非加速的摩擦性能量分解法来进行, 模型和模式- 模型- 模型- 和模式- 货币- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 和数值- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型- 模型-

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
专知会员服务
25+阅读 · 2021年4月2日
最新《自监督表示学习》报告,70页ppt
专知会员服务
85+阅读 · 2020年12月22日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
24+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
57+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
144+阅读 · 2019年10月12日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
2018年中科院JCR分区发布!
材料科学与工程
3+阅读 · 2018年12月11日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
【NIPS2018】接收论文列表
专知
5+阅读 · 2018年9月10日
视觉机械臂 visual-pushing-grasping
CreateAMind
3+阅读 · 2018年5月25日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Adversarial Variational Bayes: Unifying VAE and GAN 代码
CreateAMind
7+阅读 · 2017年10月4日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
4+阅读 · 2018年10月24日
VIP会员
相关资讯
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
2018年中科院JCR分区发布!
材料科学与工程
3+阅读 · 2018年12月11日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
【NIPS2018】接收论文列表
专知
5+阅读 · 2018年9月10日
视觉机械臂 visual-pushing-grasping
CreateAMind
3+阅读 · 2018年5月25日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Adversarial Variational Bayes: Unifying VAE and GAN 代码
CreateAMind
7+阅读 · 2017年10月4日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员