由键断裂/强度准则驱动的近场动力学与经典连续介质力学模型的自适应耦合用于结构动态失效
计算工程、金融与科学
2024-10-24 v1
摘要
近场动力学（PD）被广泛用于模拟结构失效。然而，PD模型计算耗时。为提高计算效率，我们基于Morphing方法[1]，开发了一种由键断裂或强度准则驱动的PD与经典连续介质力学（PD-CCM）之间的自适应耦合模型。我们从拉格朗日方程推导了耦合模型的动力学方程，进而得到离散化的有限元公式。通过使用键断裂或强度准则确定关键位置，引入了一种自适应耦合策略。通过改变关键位置附近Morphing函数的值来扩展PD子域。此外，PD子域采用离散单元（DEs）进行网格划分（即单元之间不共享节点），使得裂纹能够沿DE边界自由扩展。其余子域采用连续单元（CEs）进行网格划分。在PD子域扩展后，CEs被转换为DEs，并插入新节点。重新配置位移向量和质量矩阵，以确保整个求解过程中的计算一致性。此外，还讨论了PD子域扩展半径与裂纹扩展速度之间的关系。最后，通过三个二维数值算例验证了所提模型的有效性、效率和精度。
引用
@article{arxiv.2410.17527,
title = {Adaptive coupling of peridynamic and classical continuum mechanical models driven by broken bond/strength criteria for structural dynamic failure},
author = {JiuYi Li and ShanKun Liu and Fei Han and Yong Mei and YunHou Sun and FengJun Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.17527},
year = {2024}
}
备注
43pages,Double space, 19 Figures