An adaptive acceleration scheme for phase-field fatigue computations

疲劳的相场模型能够复现疲劳行为的主要现象。然而，由于需要在相场模型固有的小尺度空间范围内和数百万个周期内解决加载历史，相场计算在高周疲劳范围内的成本非常高。为解决这个问题，我们提出了一种基于周期跳跃技术的全自适应加速方案，在跳跃期间预测局部系统演化的同时跳过适当数量的周期。我们方法的新颖之处在于，我们提出了一个周期跳跃准则，根据监测疲劳进展的全局变量的目标增量确定适当的周期跳跃大小。我们为疲劳寿命的三个一般阶段提出了该变量的定义和含义。与现有的加速技术相比，我们的方法不需要周期跳跃大小的参数和边界，并且独立于材料、试样或加载条件。由于监测变量之一是疲劳裂纹长度，我们介绍了一种精确、灵活和高效的计算方法，克服了传统裂纹尖端跟踪算法的问题，并使同时考虑多个裂纹成为可能。我们用代表性的数值例子展示了所提出的加速方案的性能，结果表明在高周疲劳范围内，加速比达到了四个数量级，且精度始终保持高水平。

本论文旨在解决相场模型在高周疲劳领域中计算代价高昂的问题，提出了一种全自适应加速方案。

论文提出了一种基于周期跳跃技术的全自适应加速方案，通过跳跃周期来预测局部系统演化，从而避免了高周疲劳过程中需要空间和时间分辨率的问题。

论文提出了一个基于全局变量监测疲劳进展的周期跳跃准则，可以准确、灵活、高效地计算疲劳裂纹长度，加速方案的速度提高了四个数量级，精度保持一致。

在相场模型领域中，还有一些相关的研究，例如：'Phase-field modeling of fracture in ductile materials: A review', 'Phase-field modeling of brittle and ductile fracture: A review', 'A phase-field study of fatigue crack growth in polycrystalline materials'等。