应变梯度相场模型

抗脆断优化

该模型通过应变梯度项捕捉尺寸效应,在拓扑优化中兼顾刚度与断裂抗性,实现微纳材料抗脆断能力的提升。

Lin, Haidong · 毛贻齐 · 刘文洋 · 侯淑娟

Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 2025

技术优势

捕捉尺寸效应

通过引入高阶应变能项,模型能够反映微结构特征对断裂行为的影响,避免经典理论对尺寸效应的低估。

统一几何与分析

采用PHT样条保证C¹连续性,使几何模型与分析模型一致,提高计算精度和效率,避免传统有限元中的几何离散误差。

同时提升刚度与断裂抗性

通过多目标优化同时最大化刚度和断裂能量释放率,克服了两者通常此消彼长的矛盾,提升极限承载能力。

应用场景