周期动力学 — CAE术语解说

分类:术语集 | 2026-01-15
CAE visualization for peridynamics - technical simulation diagram

周期动力学

非局部连续体力学的新方法

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周期动力学我没怎么听说过,它与有限元法完全不同吗?


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周期动力学是由Stewart Silling博士在2000年代初期提出的理论,它能够自然地处理通常连续体力学不擅长的"裂纹自发扩展"。与传统有限元法在裂纹尖端出现应力发散不同,周期动力学采用积分形式的运动方程而非微分形式,因此不会产生奇点。


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裂纹自然扩展是什么意思?


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在周期动力学中,每个粒子与被称为"水平线(horizon)"的有限半径内的相邻粒子通过结合力相互作用。当结合力超过临界值时,结合断裂,这就表现为裂纹。不需要预先设定裂纹的位置,这点是革命性的。


裂纹分析中的应用

🙋

它被用于哪些问题?


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脆性断裂的裂纹分支、冲击裂纹、复合材料层间剥离等领域是它的专长。玻璃和陶瓷的冲击破坏分析、混凝土裂纹扩展、航天器超高速碰撞分析等研究正在进展中。商用代码中LS-DYNA和Siemens SimCenter已经支持周期动力学。


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与有限元法相比,计算成本如何?


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由于需要计算所有相邻粒子间的相互作用,计算成本通常高于普通有限元法。目前正积极研究通过网格自由方法SPH或有限元法与周期动力学的混合方法(在非裂纹扩展区域使用有限元法,在扩展区域使用周期动力学)来提高效率。产业应用仍处于发展阶段。


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在周期动力学的实际应用中遇到的课题

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