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1.
近场动力学方法及其应用   总被引:3,自引:0,他引:3       下载免费PDF全文
黄丹  章青  乔丕忠  沈峰 《力学进展》2010,40(4):448-459
近场动力学(peridynamics, PD)是一种新兴的基于非局部作用思想建立模型并通过求解空间积分方程描述物质力学行为的方法. 它兼有分子动力学方法和无网格方法的优点, 避免了基于连续性假设建模和求解空间微分方程的传统宏观方法在面临不连续问题时的奇异性, 又突破了经典分子动力学方法在计算尺度上的局限, 在宏/微观不连续力学问题分析中均表现出很高的求解精度和效率. 首先概述了PD方法的理论基础、建模思路和计算体系; 进而介绍了PD方法在不同尺度不连续力学问题中的应用, 包括均匀与非均匀材料和结构的大变形、损伤、断裂、冲击、穿透和失稳问题, 结晶相变动力学问题以及纳米材料和结构的破坏问题; 最后讨论了PD方法在理论、计算和应用等方面值得进一步研究的问题.  相似文献
2.
基于近场动力学理论的混凝土轴拉破坏过程模拟   总被引:2,自引:0,他引:2  
近场动力学PD(Peridynamics)是一种新兴的基于非局部模型描述材料特性的数值计算方法.该方法假定位于连续体内的粒子通过有限的距离与其他粒子相互作用,通过积分计算在一定近场范围(Horizon)内具有一定影响域的材料点之间的相互作用力,而不论位移场的连续与否,避免了传统的局部微分方程求解在面临不连续问题时的奇异性和现有多尺度算法的复杂性.本文概述了PD方法的基本思想、建模方法和计算体系,给出了用近场动力学方法模拟混凝土在轴向拉伸荷载作用下的计算格式.算例结果表明,PD方法可以很好地刻画和模拟混凝土在轴拉情形下的损伤累积与渐进破坏过程.最后讨论了PD方法在理论、计算和应用等方面有待进一步研究的问题.  相似文献
3.
基于近场动力学理论的层压板损伤分析方法   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
提出了一种基于近场动力学理论 的纤维增强复合材料层压板的渐进损伤分析方法.在弹性力学和复合材料力学的基础上, 推导了适用于近场动力学建模的微模量和临界伸长率等基本参量, 结合经典层压板理论中的偏轴模量, 构建了适用于各向异性材料的对点力函数, 可分析3种形式的损伤:纤维断裂, 基体开裂和分层破坏.分析了含圆孔层压板在拉伸载荷作用下的破坏过程, 预测结果与试验结果吻合良好.  相似文献
4.
腐蚀会导致材料表面附近产生机械损伤,降低材料强度。腐蚀损伤演化过程的理解和模拟,对工程结构的剩余服役寿命预测、可靠性分析、以及材料耐腐蚀设计等至关重要。现有的腐蚀数学模型大多旨在描述单个或少数几个腐蚀点的界面演化过程。这些模型通常都基于扩散理论和电化学动力学定律,用于预测腐蚀点的几何形状演化和溶液中离子的浓度分布演化。本文简述了腐蚀的电化学动力学基础,为力学工作者参与腐蚀损伤研究提供了简要的背景知识介绍。对目前发展比较完善的点腐蚀模型进行了总结分类。重点介绍了近十年来几种主要的新型腐蚀模拟方法:元胞自动机法、相场模型和近场动力学模型。并分析了各方法的优缺点。提出了电偶腐蚀和应力腐蚀开裂模型分析中亟待解决的一些问题。最后,论文总结了腐蚀模拟在实际工程应用中的难点,展望了未来研究发展方向。  相似文献
5.
近场动力学(Peridynamics,PD)作为一种新兴的非局部性理论,在非连续处不需要任何处理,能够很好表述模型从连续到非连续的过程。首先,在PD基本理论简介的基础上,系统回顾了PD的国内外研究现状。其次,采用键型PD理论对非均匀性的圆孔岩板单轴拉伸破裂过程进行了二维数值模拟,采用态型PD理论对单轴、常规三轴以及真三轴等不同压缩条件下的岩石破裂过程进行了三维数值模拟,并以加拿大Mine-by隧洞为例对现场岩体破裂过程进行了模拟,结果表明PD在岩石破裂过程模拟上具有较强适用性。最后,指出当前PD在岩石破裂过程模拟中存在的主要问题和未来值得开展的若干研究课题。  相似文献
6.
王富伟  黄再兴 《计算力学学报》2014,31(6):709-713,721
近场动力学(简称PD)理论通过域内积分建立物质基本运动方程。不同于传统理论中通过微分建立运动方程的方法,该理论对场函数没有连续性的要求,因而适合求解各类不连续问题。基于此,本文建立了正交各向异性单层板PD理论模型,进而引入单层板层间作用,发展了正交各向异性层合板PD模型及其损伤模型,并模拟了各向同性与各向异性层合板冲击损伤;通过对比分析,对模型的有效性进行了验证。  相似文献
7.
传统键基近场动力学模型存在泊松比限制的问题,为了解决这一问题发展了态基近场动力学模型。其中非常规态的近场动力学模型通过定义非局部的变形梯度将近场力和传统应力关联起来,方便使用传统本构,但是态基近场动力学计算效率低于键基近场动力学。结合态基模型和键基模型的优势,提出键基对应模型,定义了基于键的变形梯度,参考连续介质力学中变形梯度的极分解过程,将键的变形分为转动部分和伸长部分。从而进一步定义了应变,通过物理方程求应力,进而计算键传递的近场力。键基对应模型解决了键基近场动力学的泊松比限制问题,也不需要进行近场动力学微观材料常数的计算。数值算例和理论推导证明了键变形梯度定义以及近场力计算方式的正确性。  相似文献
8.
基于键基近场动力学理论(PD)构建复合材料的单层板模型,在本构方程中引入连续变化的键刚度,以表示复合材料中与纤维夹角相关的力学性能的变化。推导了与复合材料主方向热膨胀系数相关的任意方向的热膨胀系数,为热载荷的施加提供理论支持,将热载荷和力学载荷统一于本构方程中。最后,对预先存在裂纹的单层板进行裂纹扩展模式的仿真,得到预期的仿真结果,并与已有实验结果对比验证模型的有效性。  相似文献
9.
构建改进的非局部近场动力学模型和粒子系统动力加载算法,开展复合型裂纹动力扩展过程模拟。在常规近场动力学微极模型中引入能反映非局部长程力尺寸效应的核函数修正项,以提高计算精度和收敛稳定性。通过模拟动载作用下含复合型裂纹混凝土三点弯梁的裂纹扩展与破坏过程并与试验结果对比,验证了本文模型和算法的可靠性。在此基础上,通过分组模拟分析了动载作用下,初始裂纹的位置、长度和方向对含复合型裂纹三点弯梁破坏模式、起裂时间与承载能力的影响规律。  相似文献
10.
黄丹 《固体力学学报》2017,38(6):483-491
采用近场动力学方法对巴西圆盘劈裂破坏问题进行建模分析.在非局部键型近场动力学(Peridynamics,PD)理论基础上,通过引入物质点对的转动自由度构建双参数微观弹脆性近场动力学本构模型以突破常规模型的应用范围限制,并考虑岩石混凝土类固体材料的宏观拉压异性和断裂特征.引入动态松弛、粒子系统力边界条件和平衡收敛准则等算法,构建了完备的PD求解体系.实现了含不同倾角中心裂纹巴西圆盘受压劈裂破坏全过程的近场动力学数值模拟,裂纹扩展路径及破坏形式均与试验结果高度吻合.进一步分析了初始中心裂纹倾角及其相对长度对巴西圆盘破坏荷载的影响.  相似文献
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