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文一：

https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2020.103791

有机玻璃动态变形与断裂的率相关粘弹性模型的近场动力学重构

在动态加载下，有机玻璃（PMMA）既表现出较强的率相关性又具有粘弹性本构特征。为了采用近场动力学描述有机玻璃的动力学特征，本文从局部理论中引入了一些动态粘弹性的基本概念。特别地，作者提出了一种新的率相关粘弹性近场动力学模型，该模型反映了变形率和粘性的影响以及损伤演化的率敏感性。为了验证所提PMMA破坏模型的准确性，本文对准静态条件下的蠕变恢复测试和不同应变率下的动态杆测试进行了研究。此外，作者采用所提模型模拟了几个典型的PMMA冲击算例：落锤冲击测试和鸟撞测试。计算结果与实验结果具有很好的一致性。实验与数值计算结果对比表明，本文所提出的近场动力学模型有能力模拟PMMA在冲击载荷作用下的动态响应。

图：（a）鸟撞几何模型；（b）鸟的横截面；（c）用于生成挡风玻璃的初始平面。

图：粘弹性近场动力学模型(下栏)与实验结果（上栏）中鸟和挡风玻璃变形过程的比较。

图：PMMA挡风玻璃的失效模式（前后面的损伤图）。

文二：

https://escholarship.org/uc/item/9j73s3p8

多尺度近场动力学理论下材料的力学行为与学习基方法

几十年来，连续介质力学已经被广泛应用于材料的失效分析。然而，传统理论的控制方程中空间偏导数在不连续处是不存在的。近场动力学（PD）作为一种非局部的连续介质理论，通过使用不含空间导数的积微分方程克服了这一缺点。这一特点使得PD理论对于那些研究裂纹等不连续性问题的学者非常有吸引力。

在本文中，作者将PD公式扩展到多尺度问题，包括摩擦、磨损和薄膜分层。作者基于已经成功应用于延性断裂建模的力学子层次思想，建立了一种非局部常规态型近场动力学塑性变形公式。此外，作者展示了如何将PD作为一种高效精确的工具以设计真实世界中的应用，例如：使用仿生结构的防弹衣系统，目标是在轻便舒适的同时将弹道冲击和子弹穿透深度的影响降至最低。作者得到的结果都与实验观测结果进行了验证，并取得了很好地一致性。与其他无网格方法类似，PD是大规模可并行化的。作者在CPU上构建了利用共享内存和分布式存储系统的并行PD算法，在GPU上构建了CUDA架构。作者提供了大量数值试验，展示了与每种并行化技术相关的可扩展性和瓶颈。

在本文的第二部分，作者引入了一类新的可学习的正向和推理模型。利用图神经网络（GNN）来发展物质点之间的关系行为。作者证明了这些模型具有惊人的准确度，可以很好的概括到具有挑战性的未知载荷条件。作者的框架为利用和开发非局部连续体理论和强大的统计学习框架提供了新的机会，以朝着建立关于材料行为的准确、鲁棒和有效的推理模式迈出关键一步。

图：双材料防弹系统的示意图。

图：从左至右：1）WC-Co弹丸（蓝色）和由SiC外层（绿色）与均质聚乙烯背衬（黄色）组成的常规防弹衣的初始构型；2）带有埋入弹丸的常规防弹衣的变形；3）WC-Co弹丸（蓝色）和由SiC外层（黑色）与具有强界面环氧树脂里衬（多色）组成的新型防弹衣的初始构型。4）带有埋入弹丸的新型防弹衣的变形。

图：子弹在穿透过程中的速度分布。

文三：

图：断裂过程区。

图：几何和边界条件。

图：由最大主应力引导的断裂过程（σ_1单位：Pa）。

图：由最大主应变引导的断裂过程。

文四：

https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2020.103936

基于离心模型试验和数值模型的堰塞坝防渗墙损伤分析

近年来，混凝土防渗墙作为防渗措施已应用于堰塞坝中。由于墙体处于复杂的载荷条件下，可能发生非弹性变形，存在开裂的可能。本文通过离心模型试验和数值模拟，研究了防渗墙的损伤特性。作者们采用基于有限元法（FEM）-近场动力学（PD）多尺度耦合方法同时对防渗墙中的小裂纹和整体堰塞坝进行建模，并通过离心模型试验验证了其有效性。在无上覆填土压力的情况下，堰塞坝中埋置的防渗墙在水平压力作用下受弯曲作用。在较大的弯矩作用下，墙体下部有可能产生裂纹。墙体处于带斜裂纹的拉剪破坏模式。本文研究表明，墙体和土体的性质对墙体的破坏行为有显著影响。坝体的流变变形没有引起裂纹长度的显著增大，但会增大裂纹的宽度。一段时间后裂纹遂趋于稳定。

图：防渗墙的裂缝形态: (a) 离心模型；(b) 数值模拟（上游在左侧；空间尺寸的单位是米）。

图：在蓄水末期堰塞坝防渗墙的断裂模式（单位：米；缩略图显示了裂纹长度和裂纹角度的定义）。

图：堰塞坝防渗墙的损伤分布（单位：米）：（a）不考虑蠕变影响的蓄水阶段末期；（b）考虑蠕变效应的蓄水阶段末期；（c）考虑蠕变效应的蓄水结束后第一年；（d）考虑蠕变效应的蓄水结束后第四年。

文五：

https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2020.107454

全离散近场动力学建模方法模拟纤维增强水泥基复合材料的拉伸断裂

本文提出了一种全离散近场动力学建模方法来模拟纤维增强水泥基复合材料的拉伸断裂行为。在这种模拟方法中，用近场动力学内聚力模型描述基体、用近场动力学杆模拟纤维以及用近场动力学界面模型模拟纤维-基体间的粘结。近场动力学界面模型采用经典界面本构理论，通过计算相应的滑移来得到界面作用力。此外，还引入了对界面力的修正，以考虑缓冲摩擦效应。纤维单元随机分布在基体中，并且为了允许纤维单元相交，在近场动力学离散中这些纤维单元彼此不发生相互作用。通过在两个数值算例中应用所提出的模拟方法，即单根纤维拔出实验和双缺口纤维增强砂浆试件的直接拉伸实验，验证了该模拟方法的有效性，并与相应的实验结果进行了比较。单根纤维拔出实验模拟表明：本文所发展的近场动力学界面模型继承了经典指数摩擦衰减界面模型的描述能力，并表现出对近场动力学离散化的敏感性。在直接拉伸实验模拟中，该模拟方法捕捉到了不同纤维分布的纤维增强砂浆试件的拉伸断裂行为。考虑到该模拟方法的二维性，本文还讨论了用一个纤维单元来代表纤维数量的选择，并对不同体积分数纤维增强砂浆试件的拉伸断裂行为模拟性能进行了评估。本文所提出的全离散近场动力学模拟方法在模拟纤维增强水泥基复合材料拉伸断裂行为方面同时具有近场动力学模型和全离散模型的优点和能力。

图：双开口试样的直接拉伸试验。

图：位移为：（a）u=0.01mm，（b）u=0.05mm 时普通砂浆基体在直接拉伸实验中的局部损伤。

图：位移为u=0.15mm 、体积分数为0.5%时不同的纤维分布（a.1-a.5）以及试样对应的局部损伤图（b.1-b.5）。

文六：

https://doi.org/10.1002/nme.6602

裂纹扩展中瞬态问题的时间不连续近场动力学方法

本文提出了一种时间不连续的近场动力学方法（TDPD）来模拟固体中瞬态波传播和裂纹扩展的问题。该方法的主要特点是位移场和速度场分别采用三次函数和线性函数在时域内独立插值。作者在相邻时间步之间引入跳跃项来表示变量的不连续性。本文将近场动力学的控制方程与时间不连续方法相结合，导出了弱形式和一种新的时间积分方法。位移场是连续的，作者在速度场中引入了不连续的跳跃项。这些特点使得TDPD能够准确模拟出高应力梯度，并有效地控制虚假数值振荡。本文先是通过两个典型的波传播数值算例证明了TDPD的有效性。随后给出三个算例说明了TDPD在模拟动态裂纹扩展时的优越性。结果表明，与传统的时间积分方法相比，TDPD能得到更准确、更符合要求的结果。

图：（A）爆炸荷载作用下压缩波的产生、传播和反射的说明；（B）具有边界和加载条件的三维块体。

图：（A）5μs和7.5μs时板的损伤和应力分布，（B）0.25ms时板的位移分布。

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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！

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