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基于键关联非常规态型近场动力学方法的混凝土层裂模拟

非常规态型近场动力学、JH-2本构模型、键关联、层裂

非常规态型近场动力学(Non-ordinary state-based peridynamics, NOSB PD)模型够将经典连续介质力学已发展的本构关系纳入近场动力学框架中建模。本文建立了与Johnson-Holmquist Ⅱ (JH-2)损伤本构相对应的NOSB PD模型，该模型能够准确描述混凝土在受强外力载荷作用下的严重损伤现象，随后分析了NOSB PD模型受零能模式限制所产生的数值振荡问题，并采用键关联的NOSB PD模型来消除振荡。通过三维杆件的准静态变形和三维杆件中的准一维波传播的两个基准问题验证了键关联的NOSB PD在消除振荡和提高计算精度的有效性，最后模拟了入射压缩波在自由面反射成拉伸波并与入射波波尾相互作用引起混凝土层裂的现象。考虑不同冲击波形、冲击时间等多种工况，模拟准确再现了混凝土层裂的动态拉伸断裂过程和特点，研究表明该方法能够很好地模拟和分析混凝土层裂的不连续性问题。