Level set propagation for mixed-mode crack advance

Abstract

In the extended finite element method framework, the advantage of being able to represent cracks independently from mesh rests on the use of level sets. Propagation simulation is connected to the update of these level sets, following the resolution of differential equations of evolution. In this document, we analyse these equations so that fast and robust mixed-mode propagation methods can be put forward. The proposed methodology can also manage the separation of a crack front into several fronts as well as the merging of several fronts during the propagation process. An example of 3D non-planar propagation is proposed at the end to show the efficiency of our choices.

Un des avantages de la méthode X-FEM est de permettre la représentation des fissures en utilisant le maillage sain d’une structure et leur localisation par des courbes de niveau. Leur propagation est alors réalisée par la mise à jour de ces courbes de niveau, dont l’évolution est obtenue par la résolution d’équations différentielles. Nous proposons d’analyser ici l’ensemble de ces équations pour aboutir à une méthode de propagation en mode mixte à la fois robuste et rapide. La méthodologie proposée permet en outre de pouvoir traiter la séparation du front de fissure en plusieurs fronts ainsi que la fusion de plusieurs fronts au cours de la propagation. Un exemple illustratif de propagation 3D hors plan est donné en fin d’article afin de démontrer l’efficacité des choix adoptés.

Keywords:

• X-FEM
• level set
• 3D propagation

Mots-clés:

• X-FEM
• level set
• propagation 3D

Notes

1. The Homard software is a free software, which is part of the software set available with Code_Aster. Please see http://www.code-aster.org/outils/homard for further information about this tool.