文一：

https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2021.104024

混合有限元/近场动力学模型用于饱和多孔固体中超前断裂的数值模拟

本文采用Ni等（2020）提出的一种新的混合有限元和近场动力学建模方法来预测水-力耦合问题的动力学解。作者们采用改进的交错求解算法求解此耦合系统。首先作者们通过求解一维动态固结问题以验证混合建模方法的有效性，并进行δ收敛和mr收敛研究以确定适合于该混合模型的离散化参数。此后，作者们模拟了一个在力载荷或流体驱动条件下的具有中心初始裂纹的矩形结构分别在干燥和完全饱和状态下的动态断裂问题。对于力载荷致裂的情形，作者们在裂纹的上、下表面靠近裂纹中心位置处施加固定的表面压力以迫使其张开。对于流体驱动断裂的情形，作者们在初始裂纹的中心以固定速度注入流体。在施加的外力和流体注入的作用下，干燥和饱和条件下作者们均观察到了超前断裂行为。

图：含中心裂纹矩形结构的几何和边界条件。

图：在力载荷作用下，饱和结构的裂纹尖端出现了超前断裂。

图：力载荷条件下饱和结构中孔隙压力波的传播。

文二：

https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2021.107660

常规态型近场动力学理论的计算微结构模型用于DP600钢损伤机制、孔洞成核和扩展的分析

本文通过建立常规态型二维近场动力学模型，研究了DP600中的微观损伤演化机制。作者们从扫描电镜（SEM）图像中提取了双相（DP）钢的真实微结构，并用于预测其在静态拉伸载荷作用下的变形和损伤行为。作者们同时考虑了铁素体相和马氏体相的各向同性塑性硬化和非线性失效准则。作者们改进了近场动力学的建模过程，以减少仿真时间并增加施加的位移步长。为提高对损伤萌生的预测精度，作者们提出了一种新的方法用于描述马氏体/铁素体界面的性质。作者们在四种施加应变（即，无损伤、损伤起始、部分损伤扩展和损伤合并）下，研究了变形和损伤模式。对于每个施加的应变，作者们得到了相互作用（键）的累积塑性伸长和破坏个数。作者们通过声发射信号的能量率来评估这些参数。利用已有的实验结果和前人的研究成果，预测并验证了由马氏体颗粒断裂和界面脱粘所导致的孔隙形成。作者们预测了薄马氏体晶粒、马氏体/铁素体界面和马氏体晶粒间的铁素体夹层区域的损伤起始。在薄马氏体相中，裂纹在晶界处萌生，然后穿过马氏体相。近场动力学模型成功地预测了与实验数据相匹配的裂纹扩展和分叉。

图：采用图像处理技术选择RVEs以及检测马氏体边界。

图：（a）几何和边界条件，（b）材料属性分配。

图：PD预测的空洞成核。

图：SEM图像观察的空洞成核，（a）马氏体，（b）界面。

图：不同应变下RVEs的损伤扩展模式。

文三：

https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2021.102960

周期微结构材料的常规态型近场动力学均匀化

本文提出了一种常规态型近场动力学的均匀化方法，该方法通过耦合周期点对的位移来强制执行周期边界条件。作者们通过近场动力学位移梯度张量得到有效材料特性。近场动力学的控制方程采用积-微分形式，而不是更常见的空间微分形式，这使它在进行涉及缺陷的均匀化分析时具有独特的优势。近年来，随着增材制造技术的快速发展，微结构化材料受到了研究者们的广泛关注。在制造过程中发生的微观缺陷可能会对整体材料的性能产生显着影响，尤其是对材料的断裂强度。本研究提供了一种新的方法来获得具有缺陷的周期性微结构材料的有效性能。

图：随机任意取向的裂纹设置。

图：随裂纹密度的增加，随机分布任意取向裂纹下的弹性模量软化。

文四：

https://doi.org/10.1016/j.enganabound.2021.02.010

用于三维梁结构几何非线性分析的近场动力学模型

本文提出了一种新的近场动力学模型用于三维梁结构的几何非线性分析。首先，作者们使用Total Lagrange公式得到了梁的非线性应变能密度公式。之后，作者们基于虚位移原理获得了梁结构的近场动力学公式。然后，作者们通过模拟不同载荷条件下的直梁和曲梁的大变形问题，证明了所提出的近场动力学模型的有效性。最后，作者们为了进一步证明所提出的非线性模型的性能，模拟了在不同载荷条件下干意大利面条的损坏情况。

图：意大利面在纯弯作用下第一阶段的边界和载荷条件：（a）几何，（b）PD离散模型，（c）第一阶段结束时即损伤发生时刻的变形构型。

图：第二阶段意大利面的边界和载荷条件，（a）第一次损伤及弯矩释放时的变形构型，（b）PD离散模型。

图：干意大利面受到纯弯作用下的损伤演化，（a）第178x10^5时间步为第一次损伤发生的时刻，（b）第178.26x10^5时间步，（c）第178.62x10^5时间步。

文五：

https://doi.org/10.1016/j.jcp.2021.110267

强耦合近场动力学与结合浸入边界法的格子玻尔兹曼模型用于流动引起的结构变形与断裂

为了准确有效地模拟由于流固耦合而引起的结构变形和断裂的动力学过程，本文开发了一种强耦合近场动力学与结合浸入边界法的格子玻尔兹曼模型的新方法。在这种新方法中，近场动力学模型用于预测结构的变形和断裂，格子玻尔兹曼方法用于求解流动问题，而浸入边界法用于在流固界面上施加无滑移边界条件。强耦合是通过在每个时间步同时添加流体相和固体相的速度校正来实现的，其中速度校正是通过求解由隐式速度校正浸入边界法派生的线性方程组来获得的。因此，这种基于浸入边界法的新方法消除了在每个时间步迭代求解流体相和固体相的动力学过程的需求。首先，本文考虑了在速度边界条件下具有预裂纹的板、弹性盘的沉降、柔性梁上的横流以及与刚性圆柱体连接的弹性梁的由流动引起的变形等问题，证明了所提出的方法的有效性。最后，更重要的是，本文创新地捕获了由于与流体流动相互作用而引起的结构变形，裂纹萌生及断裂。

图：横流中可变形梁的示意图。

图：t=0.1s，0.8s，3.0s三个时刻的流场压力云图。

图：梁的变形和流体流动在t=3s达到稳态时，流场的流线。

图：弯曲梁在不同临界键伸长量S_c=0.02，0.1下的裂纹形成和破裂（通过近场动力学材料点显示损伤），以及相对应的t=0.04，0.32，0.56s时流体的矢量图，这里的损伤被量化为每个近场动力学材料点破坏的键的数量与键的总数量的比值。

图：可变形梁涡激振动的初始构型。

图：振荡梁在四个不同时刻的裂纹形成和破裂（通过近场动力学材料点显示损伤），以及相对应的流体矢量图，这里的损伤被量化为每个近场动力学材料点破坏的键的数量与键的总数量的比值。

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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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