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数学 > 偏微分方程分析

arXiv:2506.06949 (math)
[提交于 2025年6月7日 ]

标题: 基于累积分布函数的损伤定律:相容性、向Griffith断裂的Gamma收敛及适定性

标题: CDF-Generated Damage Laws: Admissibility, Gamma-Convergence to Griffith Fracture, and Well-Posedness

Authors:Huilong Ren
摘要: 我们通过设定存储的能量密度为$\psi(\eta)=\int_{0}^{\eta}[1-F(s)]d s$,其中$F$包括指数分布、柯西分布、逻辑斯蒂分布、半正态分布、Gudermannian分布、超几何分布、根式分布、有理分布、分段分布和快速衰减累积分布函数(CDF),从而建立了一组标量软化定律。 我们证明了每一个这样的定律都生成一个单调的、有界的且耗散的退化映射,使得相关的超弹性材料在热力学上是可接受的。 直接在空间维度$d=2,3$上工作,我们建立了基于CDF的能量到尖锐界面Griffith泛函的紧致性和$\Gamma$-收敛性。 我们进一步通过构建同时满足稳定性和能量平衡的整体能量解,展示了速率无关的准静态演化的存在性。 这些分析结果为概率损伤公式与Griffith型断裂力学之间提供了一个严格的桥梁。 给出一个说明性的例子来展示当前损伤定律的有效性。
摘要: We formulate a family of scalar softening laws by setting the stored-energy density $\psi(\eta)=\int_{0}^{\eta}[1-F(s)]d s$, where $F$ ranges over exponential, Cauchy, logistic, half-normal, Gudermannian, hypergeometric, radical, rational, piece-wise, and rapid-decay cumulative-distribution functions (CDFs). We prove that every such law yields a degradation map that is monotone, bounded, and dissipative, rendering the associated hyperelastic material thermodynamically admissible. Working directly in spatial dimensions $d=2,3$, we establish compactness and $\Gamma$-convergence of the CDF-based energies to a sharp-interface Griffith functional. We further show the existence of rate-independent quasi-static evolutions by constructing global energetic solutions that satisfy both stability and energy balance. These analytical results provide a rigorous bridge between the probabilistic damage formulation and Griffith-type fracture mechanics. One illustrative example is presented to show the effectiveness of the current damage laws.
主题: 偏微分方程分析 (math.AP) ; 数学物理 (math-ph)
引用方式: arXiv:2506.06949 [math.AP]
  (或者 arXiv:2506.06949v1 [math.AP] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2506.06949
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: Huilong Ren Ph.D. [查看电子邮件]
[v1] 星期六, 2025 年 6 月 7 日 23:14:12 UTC (793 KB)
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