本書是一本全面介紹近場動力學(xué)理論及其應(yīng)用的專著。本書從近場動力學(xué)的基礎(chǔ)理論出發(fā)，逐步深入到各種改進的近場動力學(xué)模型及其在不同材料和變形模式下的應(yīng)用。書中詳細(xì)介紹了近場動力學(xué)的基本概念、鍵運動學(xué)、平衡方程、力密度矢量、邊界條件、損傷與破壞，以及離散化方法。進一步探討了近場動力學(xué)微分算子、改進的近場動力學(xué)模型、平衡方程的弱形式、超彈性材料、黏性-超彈性材料、彈塑性材料、蠕變材料、熱彈性材料等的建模方法。此外，書中還涉及了無虛擬層時邊界條件的直接施加、復(fù)合材料層合板的鍵轉(zhuǎn)動鍵型近場動力學(xué)、在ANSYS中耦合鍵型近場動力學(xué)與有限元、用于物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的近場動力學(xué)等內(nèi)容。本書通過大量的數(shù)值模擬和算例驗證，展示了近場動力學(xué)在工程應(yīng)用中的潛力和優(yōu)勢，為工程應(yīng)用中材料的破壞分析提供了新的思路和方法。
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目錄
序言
譯者序
第一章 近場動力學(xué)基礎(chǔ) 1
1.1 引言 1
1.2 基本概念 1
1.3 鍵運動學(xué) 2
1.4 近場動力學(xué)平衡方程 3
1.5 近場動力學(xué)力密度矢量 5
1.5.1 鍵型力密度矢量 5
1.5.2 常規(guī)態(tài)型力密度矢量 6
1.5.3 非常規(guī)態(tài)型力密度矢量 12
1.6 近場動力學(xué)邊界條件 15
1.7 損傷與破壞 15
1.8 離散化 17
1.8.1 空間積分 17
1.8.2 時間積分 19
1.8.3 邊界條件的施加 19
1.9 不連續(xù) 21
參考文獻(xiàn) 23
第二章 近場動力學(xué)微分算子 26
2.1 引言 26
2.2 基本概念 26
2.3 用于二維分析的近場動力學(xué)函數(shù) 27
2.4 用于三維分析的近場動力學(xué)函數(shù) 32
2.5 平衡方程與應(yīng)變能密度函數(shù)的近場動力學(xué)形式 38
2.5.1 應(yīng)力平衡方程的近場動力學(xué)形式 39
2.5.2 變形梯度張量的近場動力學(xué)形式 41
2.5.3 應(yīng)變能密度函數(shù)的近場動力學(xué)形式 42
2.5.4 位移平衡方程的近場動力學(xué)形式 46
參考文獻(xiàn) 47
第三章 改進的近場動力學(xué) 49
3.1 引言 49
3.2 鍵型力密度矢量 50
3.3 常規(guī)態(tài)型力密度矢量 55
3.4 非常規(guī)態(tài)型力密度矢量 60
3.4.1 準(zhǔn)靜態(tài)加載 62
3.4.2 動態(tài)加載 66
參考文獻(xiàn) 71
第四章 近場動力學(xué)平衡方程的弱形式 73
4.1 引言 73
4.2 近場動力學(xué)平衡方程的弱形式 73
4.3 Neo-Hookean材料的本構(gòu)模型 82
4.4 數(shù)值實現(xiàn) 83
4.5 數(shù)值結(jié)果 85
附錄 87
參考文獻(xiàn) 91
第五章 超彈性材料的近場動力學(xué)建模 93
5.1 引言 93
5.2 Anand模型 95
5.3 破壞準(zhǔn)則 96
5.4 數(shù)值實現(xiàn) 97
5.5 數(shù)值結(jié)果 98
附錄 104
參考文獻(xiàn) 106
第六章 黏性—超彈性變形的近場動力學(xué)建模 109
6.1 引言.109
6.2 本構(gòu)模型 110
6.2.1 超彈性響應(yīng) 110
6.2.2 黏彈性響應(yīng) 111
6.2.3 彈性—黏彈性材料界面 114
6.3 切模量 115
6.4 數(shù)值結(jié)果 116
6.4.1 黏彈性棱柱的松弛與蠕變響應(yīng) 120
6.5 松弛響應(yīng) 121
6.6 蠕變與恢復(fù)響應(yīng) 121
6.6.1 非均質(zhì)棱柱的蠕變響應(yīng) 123
參考文獻(xiàn) 127
第七章 無虛擬層時邊界條件的直接施加 129
7.1 引言.129
7.2 均勻變形下的近場動力學(xué)平衡方程 130
7.3 近場動力學(xué)方程的統(tǒng)一 133
7.4 數(shù)值實現(xiàn) 133
7.5 數(shù)值結(jié)果 139
7.5.1 常規(guī)邊界條件 139
7.5.2 混合邊界條件 149
參考文獻(xiàn) 153
第八章 熱彈性變形的近場動力學(xué)建模 155
8.1 引言.155
8.2 熱彈性變形 156
8.3 數(shù)值實現(xiàn) 157
8.4 數(shù)值結(jié)果 160
參考文獻(xiàn) 164
第九章 彈塑性變形的近場動力學(xué)建模 166
9.1 引言 166
9.2 具有各向同性硬化的平面應(yīng)變的 J2 塑性公式 167
9.3 數(shù)值實現(xiàn) 169
9.3.1 返回映射算法 169
9.3.2 彈塑性切模量 170
9.3.3 算法細(xì)節(jié) 171
9.4 數(shù)值結(jié)果 173
參考文獻(xiàn) 178
第十章 蠕變的近場動力學(xué)建模 179
10.1 引言 179
10.2 Liu和Murakami的蠕變損傷模型 180
10.3 應(yīng)變增量與應(yīng)力狀態(tài).181
10.4 NOSB-PD 力密度矢量 182
10.5 數(shù)值實現(xiàn) 183
10.6 數(shù)值結(jié)果 184
10.6.1 單軸蠕變 184
10.6.2 矩形平板的蠕變變形 189
參考文獻(xiàn) 192
第十一章 軸對稱近場動力學(xué)分析 194
11.1 引言 194
11.2 軸對稱假設(shè).194
11.3 機械功率平衡的PD形式 196
11.4 熱功率平衡的PD形式 197
11.5 內(nèi)能密度變化率的PD形式 198
11.6 軸對稱PD運動方程 199
11.7 力密度矢量的確定 202
11.8 柯西應(yīng)力的演變 206
11.9 Johnson-Cook 塑性模型 207
11.10 等效塑性應(yīng)變的確定 208
11.11 柯西應(yīng)力與溫度的演變 209
11.12 數(shù)值模擬 209
參考文獻(xiàn) 214
第十二章 有限變形梁的近場動力學(xué)建模 216
12.1 引言 216
12.2PD能量平衡 217
12.3 Simo-Reissner梁理論 218
12.4PD梁運動方程.221
12.4.1 剛性平移不變性 221
12.4.2 剛性旋轉(zhuǎn)不變性 223
12.5PD梁的功率共軛與變形態(tài) 226
12.6 本構(gòu)對應(yīng) 227
12.7 本構(gòu)方程 230
12.8 旋轉(zhuǎn)更新 231
12.9 應(yīng)變更新 231
12.10 數(shù)值實現(xiàn) 232
12.10.1 使用Newton-Raphson方法的準(zhǔn)靜態(tài)解 232
12.10.2 使用弧長方法的準(zhǔn)靜態(tài)解 238
12.10.3 擬動態(tài)方法 239
12.11 零能模式的消除 240
12.12 數(shù)值結(jié)果 241
12.12.1 懸臂梁的純彎曲 241
12.12.2 帶切口的圓形梁的伸展 242
12.12.3 半圓拱的大撓度 244
12.12.4 點載荷作用下的支架 246
附錄 249
參考文獻(xiàn) 250
第十三章 鍵轉(zhuǎn)動鍵型近場動力學(xué) 252
13.1 引言 252
13.2 鍵運動學(xué) 253
13.3 近場動力學(xué)微勢與鍵力 255
13.4 守恒律 257
13.5 非對稱影響域內(nèi)的鍵力 260
13.6 鍵常數(shù) 261
13.7 鍵斷裂準(zhǔn)則.267
13.8 數(shù)值實現(xiàn) 273
13.9 數(shù)值結(jié)果 282
13.9.1 開口模式下的裂紋擴展 283
13.9.2 剪切模式下的裂紋擴展 285
參考文獻(xiàn) 287
第十四章 復(fù)合材料層合板的鍵轉(zhuǎn)動鍵型近場動力學(xué) 290
14.1 引言 290
14.2 近場動力學(xué)微勢 290
14.3 近場動力學(xué)鍵常數(shù) 291
14.4 近場動力學(xué)鍵力 295
14.5 纖維微模量的表面修正 297
14.6 數(shù)值實現(xiàn) 298
14.7 鍵伸長率與轉(zhuǎn)動角的計算 299
14.8 鍵斷裂準(zhǔn)則.300
14.9 數(shù)值結(jié)果 300
14.9.1 拉伸作用下的層合板 301
14.9.2 漸進破壞 304
參考文獻(xiàn) 309
第十五章 在ANSYS中耦合鍵型近場動力學(xué)與有限元 310
15.1 引言 310
15.2 耦合方法 311
15.3 內(nèi)力矢量 315
15.4 PD力矢量的離散形式 316
15.4.1 BB相互作用下的力矢量 .316
15.4.2 PDDO相互作用下的力矢量.318
15.5 內(nèi)力作用下PD區(qū)域內(nèi)的虛功 323
15.6 沿邊界內(nèi)牽引力作用下PD區(qū)域內(nèi)的虛功 327
15.7 慣性力作用下PD區(qū)域內(nèi)的虛功 333
15.8 外牽引力作用下PD區(qū)域內(nèi)的虛功 334
15.9 施加體載荷作用下PD區(qū)域內(nèi)的虛功 335
15.10 內(nèi)力作用下FE區(qū)域內(nèi)的虛功 335
15.11 慣性力作用下FE區(qū)域內(nèi)的虛功 336
15.12 施加外牽引力作用下FE區(qū)域內(nèi)的虛功 336
15.13 施加體載荷作用下FE區(qū)域內(nèi)的虛功 336
15.14 離散耦合PD-FE方程的組裝 336
15.15 使用MATRIX27單元的 ANSYS 實現(xiàn) 338
15.15.1 BB相互作用下的剛度矩陣 339
15.15.2 PDDO相互作用下的剛度矩陣 339
15.15.3 沿邊界PD內(nèi)牽引力作用下的剛度矩陣 340
15.16 數(shù)值結(jié)果 343
15.16.1 準(zhǔn)靜態(tài)加載下的平板 343
15.16.2 瞬時加載下的平板 347
參考文獻(xiàn) 351
第十六章 用于物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的近場動力學(xué) 353
16.1 引言 353
16.2 PINN構(gòu)架的基礎(chǔ) 353
16.3 非局部PINN架構(gòu) 355
16.4 線彈性變形的控制方程 357
16.5 線彈性變形的損失函數(shù) 358
16.6 數(shù)值結(jié)果 358
16.6.1 局部PINN結(jié)果 361
16.6.2 非局部PINN結(jié)果.364
參考文獻(xiàn) 370
索引 372
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