Моделювання руйнування

Моделювання руйнування в МСЕ охоплює різні підходи — від поступової деградації жорсткості матеріалу до явного представлення дискретної тріщини. Правильний метод залежить від того, що саме потрібно передбачити: розподілене пошкодження (distributed пошкодження (damage)), ініціювання (initiation), траєкторія тріщини (crack path), розшарування (delamination) або втрату несучої здатності.

Основні підходи

Континуальна модель пошкодження (continuum пошкодження (damage)) описує деградацію властивостей у матеріальній точці без явної геометричної тріщини. Когезійна зона (cohesive zone) зручний для межі поділу (interfaces) та відомої потенційної траєкторії розділення. розширений метод скінченних елементів (XFEM) дозволяє тріщині проходити крізь елементи незалежніше від межі сітки (сітка (mesh) boundaries). Перебудова сітки (reсітка (mesh)ing) фізично перебудовує сітка (mesh) у міру росту тріщини. Видалення елементів (element deletion) може прибирати сильно пошкоджені елементи, але сам по собі не визначає фізику пошкодження (damage).

Головна чисельна проблема

Після початку розм’якшення (softening) деформація часто локалізується у вузькій зоні, і результат стає чутливим до розмір елемента (element size). Тому енергія руйнування (fracture energy), характерна довжина (characteristic length) або інший механізм регуляризації (regularization mechanism) є критичними для кількісного прогнозу.

Перевірка

Порівнюйте не лише картина тріщин (crack picture), а й діаграма навантаження–переміщення (load–displacement curve), ініціювання (initiation) load, розсіяна енергія (dissipated energy), траєкторія тріщини (crack path) та сітка (mesh) чутливість (sensitivity). Візуально правдоподібна тріщина ще не означає коректну модель руйнування (fracture model).