Develop and implement a phase-field-based model for brittle fracture

Nguyen, Hung Cuong (2024). Develop and implement a phase-field-based model for brittle fracture. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

Prévisualisation

PDF Télécharger (1MB) | Prévisualisation

Résumé

This thesis aims to develop and implement a phase-field model for brittle fracture in plane stress condition. It is composed of four themed chapters. Firstly, Chapter 1 introduces the motivation and objectives of the project. The lack of an effective simulation tool in predicting the cracks that usually occur in thin objects motivates the author to develop a mathematical model that could capture their fracture mechanism. Chapter 2 begins by laying out the theoretical dimensions of the research and provides a brief review of fracture models, initiating from the classical Linear Elastic Fracture Model to phenomenally effective implementation of crack growth, Extended finite element method (XFEM), and ending up with the state-of-the-art approach, namely phase-field model for fracture. Next, Chapter 3 revisits the theory behind the phase-field model for fracture, its finite element formulation, and some notable variations. Chapter 4 presents two new developments, including the adaptive staggered scheme, to the original framework in the theory part and then analyzes the results of numerical experiments applying these adjustments. Finally, the conclusion gives a brief summary and recommendations for future work.

Titre traduit

Développer et réaliser un modèle basé sur le champ de phase pour la rupture fragile

Résumé traduit

Les objectifs de cette thèse, composée de quattre chapitres, sont de développer et de mettre en oeuvre un modèle de champ de phase pour la rupture fragile en condition de contrainte plane. Chapitre 1 présente brièvement la motivation et les objectifs du projet. Chapitre 2 discute de la revue de la littérature sur la mécanique de la rupture, depuis l’idée de Griffith d’équilibre énergétique autour de la fissure, jusqu’à la méthode des éléments finis étendus (XFEM), et enfin la plus récente tendance dans le domaine, le modèle de champ de phase pour la rupture. Chapitre 3 illustre les fondements mathématiques du modèle de champ de phase pour la rupture fragile et comment l’introduire dans le cadre des éléments finis en utilisant une approche variationnelle. Chapitre 4 propose deux nouveaux développements au modèle actuel: le changement du comportement des matériaux pour la condition de contrainte plane et le schéma adaptatif échelonné pour améliorer la convergence du solveur d’éléments finis. Ensuite, les résultats de deux expériences numériques sont analysés pour valider le cadre. Enfin, la conclusion donne un bref résumé et des recommandations pour les travaux futurs.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment of a master’s degree with thesis in mechanical engineering". Comprend des références bibliographiques (pages 53-57).
Mots-clés libres:	rupture fragile, modèle de champ de phase, condition de contrainte plane, algorithme décalé, méthode des éléments finis
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Pham, Tan
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	17 déc. 2024 14:41
Dernière modification:	17 déc. 2024 14:41
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3515

Gestion Actions (Identification requise)

Dernière vérification avant le dépôt