基于改进型近场动力学方法的多裂纹扩展分析

在非局部键型近场动力学理论基础上,提出了能够反映混凝土、岩石类材料力学特性和非局部长程力尺寸效应的改进型近场动力学微极模型,弥补常规微观弹脆性（Prototype Microelastic Brittle,PMB）键型近场动力学本构模型的应用范围限制和定量计算误差大等缺陷,并构建了相应的适合于模拟脆性多裂纹扩展问题的近场动力学算法体系。通过对不同核函数修正项对应的近场动力学定量计算结果进行比较,验证了改进型近场动力学模型和数值算法的计算精度并确定了精度最高的核函数修正项;模拟双裂纹脆性板受压和随机多裂纹脆性板受拉的裂纹扩展全过程并与已有结果对比,进一步验证了模型和算法在模拟多裂纹扩展问题时的可靠性。分析了含多裂纹三点弯梁的起裂和裂纹失稳扩展过程,并研究了裂纹初始倾角、初始长度等因素对构件破坏形式和破坏荷载的影响规律。     

巴西圆盘劈裂破坏的近场动力学建模与分析

基于非局部近场动力学（Peridynamics,PD）理论,对含预置裂纹的混凝土巴西圆盘劈裂破坏问题进行建模分析.将结构离散为包含混凝土材料信息的粒子,引入动态松弛、分级加载和失衡力守恒等粒子系统数值算法,构建可以自然模拟脆性裂纹扩展的PD算法体系.对含不同角度单预置中心裂纹巴西圆盘的裂纹扩展过程进行数值模拟,所得结果与试验结果吻合较好,验证所提出的模型和算法正确.进一步采用该方法模拟双预置裂纹巴西圆盘劈裂破坏过程中的裂纹扩展、交汇、贯通过程,通过将所得模拟结果与试验结果进行比较分析,探究该方法处理多裂纹扩展问题的可行性.     

混凝土板裂纹扩展的态型近场动力学模拟

构建考虑混凝土拉压异性和宏观断裂特征的混凝土类材料非局部态型近场动力学本构模型,并通过引入动态松弛、系统失衡判断和力边界等效等算法,构建适于分析混凝土类材料和结构变形破坏过程的态型近场动力学数值模拟体系.通过分组模拟和定量计算,分析算法的收敛性、计算精度和效率等问题;在此基础上开展含不同角度中心裂纹混凝土板的破坏模拟.     

脆性多裂纹扩展问题的近场动力学建模分析

针对脆性多裂纹扩展问题,基于近场动力学（PD）理论开展本构建模与数值方法研究.在常规微弹脆性本构模型基础上引入物质点对的转动,同时在本构力模型中增加能够反映物质点间长程力尺寸效应的核函数,提高计算精度、效率和结果的稳定性.构建能够以统一的模型和算法自然模拟脆性多裂纹扩展全过程的PD数值体系.通过定量分析确定最佳近场尺寸及核函数,通过双裂纹巴西圆盘和多裂纹脆性板的破坏过程模拟验证所提模型和算法,结果表明：改进型PD模型和数值方法可以定性、定量分析脆性多裂纹扩展问题.模拟单轴拉伸荷载作用下双裂纹脆性板的裂纹扩展过程,得到了初始裂纹分布情况对结构破坏形式和承载能力的影响规律.