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2019年1月上期近场动力学领域有六篇新文章上线，篇篇精彩！二型开裂问题的模拟一直是近场动力学模拟较为薄弱的地方。故此，第一篇文章提出了有针对性的偏斜失效准则；针对不同类型的金属点蚀破坏，第四篇文章给出了精细的近场动力学二、三维模拟，并与试验照片进行对比，特别是找到了不同点蚀破坏在模型中对应的表征量。下面按照上线的先后顺序依次简要介绍：

文一：

https://doi.org/10.1007/s10704-018-00341-x

针对常规态型近场动力学模型的新型键失效准则用于Ⅱ型断裂分析

近场动力学是一种非局部理论，基于两种主要的键失效准则，即临界拉伸准则和临界能量密度准则，它被应用于一系列断裂问题。本文首次提出了一种与剪切变形相对应的临界偏斜准则，专门用于常规态型近场动力学Ⅱ型断裂分析。对于Ⅱ型断裂的理论和数值分析，现有的临界拉伸准则和临界能量密度准则存在局限性和不准确性，因此有必要发展临界偏斜准则。本文通过对典型的II型断裂试验捕获行为的定量分析，验证了所提出的临界偏斜准则的有效性。临界偏斜准则的结果与线弹性理论、虚拟裂纹闭合技术、格里菲斯理论得到的基准数据在不同方面的分析中都吻合较好。作者们还推导并验证了键能密度的简化公式，该公式可以作为近场动力学断裂分析的基本工具。

图：Ⅱ型断裂中近场动力学键的变形

图：简单剪切变形：a）三维情况，b）二维情况

文二：

https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2019.01.001

SHPB间接拉伸试验中岩石裂纹扩展及动力特性的试验与数值研究

为了探究岩石在高应变率冲击载荷下的动态力学性能和裂纹扩展规律，作者们对12组巴西圆盘（BD）岩石试件进行了分离式霍普金森压杆（SHPB）加载试验研究。与以往单独研究动态力学性能或裂纹扩展规律不同，本文还对它们之间的关系进行了研究与讨论。更具体地，作者们用动态应变计和高频摄像机记录了岩石在不同速度冲击下的应力波动数据和破坏过程。本文提出了一种基于图像处理技术计算裂纹扩展速率的新方法，并且分析了应力-应变特性和裂纹扩展特性。实验结果表明：（1）裂纹延X、Y方向的扩展速率均随冲击速度的增大而增大；（2）岩石沿加载轴的应变远大于垂直方向；（3）岩石试样破坏后的裂纹面积与其应力应变状态存在确定的定量关系。最后，作者们建立了基于近场动力学理论的数值模型，模拟了SHPB加载下间接拉伸试验中具有BD构型的岩石材料的裂纹扩展和动态本构关系，进一步揭示了高应变率载荷下岩石材料的断裂行为和机理。

图：实验中使用的SHPB系统部件照片

图：近场动力学模型模拟冲击破坏过程的位移场结果。

上排：冲击破坏过程X方向的位移场；下排：冲击破坏过程Y方向的位移场

文三：

http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10217-1018288636.htm

基于近场动力学的复合材料结构损伤分析

作者采用近场动力学方法对船海工程领域常用的纤维增强树脂基复合材料损伤和断裂过程进行了分析，探索出有效分析复合材料结构损伤断裂的方法。基于纤维增强树脂基复合材料各向异性的力学性能，作者构建了适合其特点的键型近场动力学力学模型，并介绍了键型近场动力学复合材料模型对二维单层板和三维层压板力学模型中键常数解析表达、表面修正方法。在此基础上，作者还引入了复合材料多种损伤模式的定义，实现了对中心含预制裂纹单层板及双悬臂梁张开裂纹的损伤断裂分析。

作者通过选取不同的近场域半径及离散疏密程度，完成了复合材料键型近场动力学方法收敛性分析，并开展了中心含不同角度预制裂纹对单层板损伤和裂纹扩展以及铺层方式对中心含圆孔层压板损伤和破坏模式的影响分析。作者将复合材料损伤近场动力学程序应用于简化螺栓连接结构计算，得到了螺栓连接结构常见的损伤扩展的过程和破坏模式。除此之外，作者还对近场动力学与有限元耦合方法进行了研究，实现了近场动力学与有限元交界位移协调，并将该方法应用于二维单层板损伤分析。

图：[45/90/-45/90]s 铺层层压板各种损伤过程及断裂情况

文四：

https://doi.org/10.1016/j.corsci.2019.01.006

模拟不锈钢的点蚀、花边盖状点蚀和点蚀合并的三维近场动力学模型

本文提出了一种新的点蚀损伤的三维近场动力学模型。该模型基于钝化、盐层存在和钝化膜破裂的简单力学观点，模拟了不锈钢在三维空间中的点蚀损伤，并自动形成花边盖状点蚀。计算得出的花边形态与真实的点蚀极其相似。通过实验验证了该模型的有效性。本文研究了两个三维点蚀的合并问题，并与实验结果进行了比较。结果显示了决定腐蚀速率，点蚀的形状尺寸，花边盖形态的主要影响因素，对应了我们模型中的扩展、损伤集中度、钝化和盐层的形成。

图：花边盖状点蚀结果比较。 左：文献中实验观察到的花边盖状点蚀 右：62℃下在750mV的1M NaCl溶液中PD模型模拟的904L不锈钢的花边盖状点蚀

图：PD模拟904L不锈钢在1M NaCl溶液中，750mV电位和62℃的温度下持续42s的点蚀：a）点蚀的三维形状。 b）具有浓度分布的点蚀模拟的三维显示。切割区域以显示金属表面下方的点蚀形状。

文五：

https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2018.12.047

用于预测近海岸结构破坏的梁结构近场动力学方程

结构的连续破坏分析依然是一个难题。近场动力学是一种以积分方程替换微分方程的非局部理论，很适合用于破坏预测。本文在Timoshenk梁理论的基础上，为三维六自由度复杂梁提出一种新的键型近场动力学模型。本文首次给出了处理复杂梁结构的近场动力学模型和数值算法。本文还提供了六自由度梁结构的破坏准则。通过考虑多种实例，验证了近场动力学预测的有效性。本文首先应用此模型分别预测了直弯梁的结构行为，然后又将其应用于一个导管架式平台问题。该导管架式平台同时承受静态载荷和由海浪、风和气流引起的动态载荷。

通过与有限元解的对比，验证了近场动力学预测的正确性。通过与文献的比较，验证了预制切口梁的近场动力学预测。在验证了该模型的有效性后，将该模型应用于导管架平台的海浪载荷损伤和船与导管架平台碰撞破坏的预测。

图：参考构型中的位移u（a）PD分析（b）有限元分析

图：t=1.875秒时，参考构型的损伤系数

文六：

https://doi.org/10.1016/j.mechrescom.2019.01.005

裂纹扩展问题的态型近场动力学与有限元耦合方法

本文为解决裂纹扩展问题提出了一种态型近场动力学与有限元法耦合的方法。该方法同时具有近场动力学在解决非连续问题中的优点以及有限元法的计算效率。该解域分为三部分：近场动力学域、有限单元域和耦合域。裂纹的扩展发生在近场动力学域。其余部分可用有限元法进行离散。耦合解法由以下方式实现：近场动力学粒子非局部地连接到所有粒子，即近场动力学粒子和其影响域内的有限单元节点，并且有限单元节点对其周围所有节点都有力作用。作者们通过模拟裂纹扩展问题，验证了所提出方法的准确性和有效性。

图：L形板的裂纹扩展（a）-（c）通过耦合方法获得的结果，（d）-（f）通过纯近场动力学方法获得的结果

图：局部裂纹路径的比较（a）通过耦合方法得到的裂纹（b）通过纯近场动力学方法获得的裂纹（c）参考文献中的模拟结果

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近场动力学(PD)理论是国际上刚兴起的基于非局部作用思想建立的一整套力学理论体系，用空间积分方程代替偏微分方程用以描述物质的受力情况，从而避免了传统连续力学中的微分计算在遇到不连续问题时的奇异性，所以特别适用于模拟材料自发地断裂过程。然而，因为近场动力学的数学理论内容丰富且与传统理论差别较大，目前的相关文献又以英文表述为主，所以很多朋友在一开始学习时会遇到一些困难。因此，我于2016年9月建立了此微信公众号（近场动力学讨论班），希望通过自己的学习加上文献翻译和整理，降低新手学习近场动力学理论的入门门槛，分享国际上近场动力学的研究进展，从而聚集对近场动力学理论感兴趣的华人朋友，为推动近场动力学理论的发展做一点儿贡献！