有限元方法在处理复杂裂纹问题时存在固有缺陷,基于非局部理论的近场动力学弥补了这一短板。为了将近场动力学方法应用于爆炸抛撒研究,针对固体燃料爆炸抛撒问题,采用近场动力学键理论,在合理假设的基础上提出了基于近场动力学的二维爆炸抛撒模型。进一步基于MATLAB平台开发了数值计算程序,并验证了程序在预测抛撒药云雾分布方面的有效性。最后研究了圆形、方形中心装药结构对爆炸抛撒结果的影响。仿真结果表明程序所得16 ms内云雾分布形状及2 ms内云雾扩散速率较为准确;不同装药结构会影响云雾扩散速度及云雾分布形状;圆形装药更有利于抛撒药的分散。

极地地质钻探是获取地层样品、研究极地地质和气候演变等的重要手段。钻遇脆冰层、暖冰层和冰岩夹层等复杂冰层时,易出现孔壁失稳问题,尤其是冰孔液压致裂,造成钻井液流失和钻孔事故。针对冰孔裂缝萌生和扩展问题,基于近场动力学方法(PD),建立了冰孔裂缝模型,实现了对冰孔周边连续和非连续空间的统一描述,避免了经典连续介质力学微分方程在裂缝尖端的奇异性,分析了裂缝动态扩展过程,探究了液压和断裂韧度的影响机制。实例研究表明,孔内液柱压力促进裂缝萌生和扩展,液压从4.0 MPa增加到6.0 MPa和8.0 MPa,冰孔裂缝萌生和分支数量显著增加,裂缝体积占比从4.88%增加到9.61%和12.54%。断裂韧度阻碍冰孔裂缝扩展,从155 kPa·m0.5加到165 kPa·m0.5和175 kPa·m0.5,裂缝体积占比从13.72%降低到12.13%和9.61%。基于近场动力学的冰孔液压致裂分析表明,钻遇韧脆转换冰层...

采用近场动力学方法模拟了泡沫混凝土三维模型的单轴拉伸,通过与文献数据对比验证了数值模拟的有效性。基于对孔隙率为30%~70%、单元孔隙球度为0.6~1.0的泡沫混凝土三维模型的模拟结果,探讨了泡沫混凝土的孔隙结构对抗拉性能的影响。结果表明:泡沫混凝土的抗拉性能(弹性模量、强度和断裂能)随着孔隙率的增加而降低,随着单元孔隙球度的增加而提升。泡沫混凝土三维模型的抗拉性能具有显著的非均质性,这是由于孔隙随机分布导致不同模型的水泥骨架壁厚级配不同所致,在壁厚较薄的局部区域容易造成应力集中,从而削弱泡沫混凝土的抗拉性能。