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摘要：本发明公开了一种适用于多孔结构的循环粘塑性相场断裂预测方法，属于断裂行为预测领域，通过获取粘塑性多孔材料在任意循环载荷下的应力应变场以及断裂相场，进而分析获得相场残差和相场刚度矩阵，并编译相应的UEL子程序；采用UMAT子程序以及UEL子程序交替迭代的方法，修正和更新应力应变场以及相场，通过识别循环载荷下孔间的相场值及其演化路径，实现多孔干涉下粘塑性材料循环断裂行为的准确预测。本发明在材料、几何结构等方面具有广泛的适用性，且能够准确地预测多孔干涉下粘塑性材料的循环断裂行为。

主权项：1.一种适用于多孔结构的循环粘塑性相场断裂预测方法，其特征在于，包括以下步骤：基于粘塑性循环本构模型及其相应的UMAT子程序，获取粘塑性多孔材料在任意循环载荷下的应力应变场；基于所述应力应变场，通过获取所述粘塑性多孔材料在任意循环载荷下的断裂相场，获得相场残差和相场刚度矩阵，并编译相应的UEL子程序；采用所述UMAT子程序以及所述UEL子程序交替迭代的方法，修正和更新应力应变场以及相场，通过识别循环载荷下孔间的相场值及其演化路径，实现多孔干涉下粘塑性材料循环断裂行为的准确预测；在获取应力应变场的过程中，基于适用于预测多种控制模式循环载荷变形行为的循环粘塑性本构模型，及其相应的UMAT子程序，获取所述应力应变场；在获取相场残差和相场刚度矩阵的过程中，基于所述应力应变场，通过所述断裂相场，获取循环加载历史相关的循环应变能以及粘塑性材料的断裂能，获取所述相场残差和所述相场刚度矩阵；在获取循环应变能的过程中，通过相场值、求解的稳定因子、弹性应变张量、未损伤的线弹性刚度矩阵、累积非弹性应变能密度的非负函数以及研究对象的体积，获取所述循环应变能；在获取断裂能的过程中，通过临界断裂能释放率、特征裂纹宽度、相场梯度、所述相场值以及研究对象的体积，获取所述断裂能；在编译UMAT子程序的过程中，首先将通用粘塑性循环本构模型进行离散化处理，然后采用隐式积分算法，引入包含非弹性应变增量的中间变量，获得非弹性应变增量以及应力增量；最后微分离散的通用粘塑性循环本构模型，链式求解获得应力应变场的刚度矩阵，即应力增量微分与应变增量微分的比值，进而编译UMAT子程序；在获取相场残差的过程中，通过获取有限元计算中相场的形函数、形函数偏导的转置、所述弹性应变张量、所述临界断裂能释放率、所述特征裂纹宽度、所述相场梯度、所述相场值、研究对象的体积以及所述累积非弹性应变能密度的非负函数，获取所述相场残差；在获取相场刚度矩阵的过程中，通过形函数的转置、形函数偏导的转置、弹性应变张量、形函数、形函数偏导、特征裂纹宽度、累积非弹性应变能密度的非负函数以及研究对象的体积，获取所述相场刚度矩阵；在编译UEL子程序的过程中，首先借助有限元形函数，引入等参单元，将全局坐标系内的位置关系转换到等参坐标系中，然后采用考虑权函数的Gauss-Legendre公式，将相场残差以及相场刚度矩阵中的体积积分转化成程序语言友好型的多项累加形式，最后将相场残差写入UEL子程序的RHS变量中，将相场刚度矩阵写入UEL子程序的AMATRX变量中；在进行UMAT子程序以及UEL子程序的交替迭代的过程中，在有限元计算过程中采用双层单元形式，第一层单元使用UMAT子程序求解应力应变场，第二层单元使用UEL子程序求解相场，同时两层单元之间存在公共空间用于存放相场值、弹性应变能以及非弹性应变能，保证两层之间的数据传递；通过相场值来修正应变能，通过应变能更新相场值，最终实现两层单元子程序之间的交替迭代；循环加载历史相关的循环应变能： ；其中，表示相场值，表示求解稳定因子，表示弹性应变张量，表示未损伤的线弹性刚度矩阵，表示累积非弹性应变能密度，为非负函数，即V表示研究对象的体积；粘塑性材料的断裂能： ；其中，表示临界断裂能释放率，表示特征裂纹宽度，表示相场梯度；相场残差表示为： ；其中，表示位移残差向量的第个元素，表示有限元计算中相场的形函数，表示形函数的偏导；相场刚度矩阵表示为： ；其中，表示相场刚度矩阵第行列的元素，表示张量的转置。

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