瞬态电热作用下金属材料断裂行为的仿真研究

带预制裂纹的金属试件在强脉冲电流和机械力的作用下,会产生裂纹扩展、裂尖熔洞和熔洞递进增大等一系列现象。为此,基于断裂力学理论模型和扩展有限元计算模块,提出了一种多物理场解耦分析的数值方法,通过有限元软件ABAQUS的扩展有限元XFEM来模拟裂纹的动态扩展,采用直接耦合和载荷传递耦合方式实现电-热-力多物理场之间的相互作用过程。应用上述方法模拟了带预制裂纹试件裂纹扩展、裂尖温度场的变化以及熔洞等动态损伤行为,最后通过裂纹的扩展量、熔洞的半径与实验结果的对比,验证了该方法的有效性。