Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > math > arXiv:2507.01150

帮助 | 高级搜索

数学 > 数值分析

arXiv:2507.01150 (math)
[提交于 2025年7月1日 ]

标题: 正交各向异性断裂的计算洞察:非均匀载荷下应变限制材料中的裂纹尖端场

标题: Computational Insights into Orthotropic Fracture: Crack-Tip Fields in Strain-Limiting Materials under Non-Uniform Loads

Authors:Saugata Ghosh, Dambaru Bhatta, S. M. Mallikarjunaiah
摘要: 一个有限元框架被提出用于分析横观各向同性、应变限制弹性材料中的裂纹尖端现象。 机械响应由一个代数非线性的本构模型表征,该模型将应力与线性化应变相关联。 裂纹顶端的非物理应变奇异性得到缓解,确保应变幅度是有限的。 该方法显著推进了边界值问题(BVP)的公式化,特别是对于一阶近似理论。 对于具有裂纹的横观各向同性弹性固体,从线动量平衡和非线性本构模型导出的控制平衡方程被简化为二阶、向量值、拟线性椭圆BVP。 该BVP通过一种稳健的数值方案求解,该方案结合了Picard型线性化与连续Galerkin有限元方法进行空间离散化。 给出了各种加载条件下的数值结果,包括均匀拉伸、非均匀斜率和抛物线加载,并考虑了两种不同的材料纤维取向。 结果表明,裂纹尖端应变的增长明显低于应力的增长。 然而,发现应变能密度集中在裂纹尖端,这与线弹性断裂力学原理一致。 所提出的框架为制定物理上有意义的严格BVP提供了稳健的基础,这对于在不同加载条件下研究各向异性、应变限制弹性固体中的基本过程(如裂纹扩展、损伤和成核)至关重要。
摘要: A finite element framework is presented for analyzing crack-tip phenomena in transversely isotropic, strain-limiting elastic materials. Mechanical response is characterized by an algebraically nonlinear constitutive model, relating stress to linearized strain. Non-physical strain singularities at the crack apex are mitigated, ensuring bounded strain magnitudes. This methodology significantly advances boundary value problem (BVP) formulation, especially for first-order approximate theories. For a transversely isotropic elastic solid with a crack, the governing equilibrium equation, derived from linear momentum balance and the nonlinear constitutive model, is reduced to a second-order, vector-valued, quasilinear elliptic BVP. This BVP is solved using a robust numerical scheme combining Picard-type linearization with a continuous Galerkin finite element method for spatial discretization. Numerical results are presented for various loading conditions, including uniform tension, non-uniform slope, and parabolic loading, with two distinct material fiber orientations. It is demonstrated that crack-tip strain growth is substantially lower than stress growth. Nevertheless, strain-energy density is found to be concentrated at the crack tip, consistent with linear elastic fracture mechanics principles. The proposed framework provides a robust basis for formulating physically meaningful, rigorous BVPs, critical for investigating fundamental processes like crack propagation, damage, and nucleation in anisotropic, strain-limiting elastic solids under diverse loading conditions.
主题: 数值分析 (math.NA)
引用方式: arXiv:2507.01150 [math.NA]
  (或者 arXiv:2507.01150v1 [math.NA] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.01150
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: S. Muddamallppa Mallikarjunaiah [查看电子邮件]
[v1] 星期二, 2025 年 7 月 1 日 19:18:36 UTC (3,676 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
许可图标 查看许可
当前浏览上下文:
cs
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-07
切换浏览方式为:
cs.NA
math
math.NA

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号