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編輯推薦： 结构的疲劳、损伤、断裂与破坏是在航空、航天、土木、机械、交通、水工等领域经常遇到且尚未很好解决的结构分析难题。现行的结构力学模型和数值方法，有限元方法、边界元方法和有限差分方法等，都是基于经典的连续介质力学和热力学理论，根据物体内变形和应力的连续性，利用能量、动量和质量守恒原理，引入材料的应力-应变关系，将结构体系的静态或动态问题转化为偏微分方程的初、边值问题；进而将其离散成线性，或非线性方程，或时程积分方程，进行数值求解。但是，当结构在长时间、复杂荷载或超限荷载作用下，材料内部发生微结构演变、裂纹萌生和扩展时，原本连续的位移、应力场将不再连续，从而导致裂纹尖端、界面等部位的应力奇性，使原平衡方程失效，致使连续的模型和算法无法定解。 在材料损伤、断裂与裂纹扩展的研究中，目前使用较为广泛的是内聚区单元Cohesive Zone Element, CZE和扩展有限元方法eXtended Finite Element Method, XFEM。CZE单元通常被放置在相邻单元的界面上，裂纹只能沿预设的单元扩展，具有极强的网格依赖性。XFEM方法是通过引入额外的节点自由度和局部强化函数Enri 內容簡介： 本书介绍了近场动力学的基础理论以及与经典局部理论之间的联系；此外，也介绍了基于近场动力学方法的各向同性材料和复合材料层合板的建模方法，以及材料损伤的表征方式。书中详细介绍了用于近场动力学分析的数值计算方法和具体实施步骤，并且为读者提供了丰富的基准算例以及众多求解静力学、动力学问题的应用算例。这些算例有助于读者更直观地理解近场动力学理论和分析方法。同时，本书也侧重于介绍与近场动力学方法相关的耦合分析方法，包括近场动力学和有限元方法的耦合，以及近场动力学热-力耦合的分析方法。本书可为研究近场动力学的学生和研究人员提供理论基础和实际应用的帮助。 目錄： 1 绪论13 1.1 经典局部理论13 1.1.1 失效预测方面的缺陷13 1.1.2 改进方法14 1.2 非局部理论16 1.2.1 近场动力学理论的基础19 1.2.2 特点与现状19 参考文献25 2 近场动力学理论33 2.1基本概念33 2.2 变形34 2.3 力密度35 2.4 近场动力学状态37 2.5 应变能密度38 2.6 运动方程39 2.7 初始条件和约束条件42 2.7.1 初始条件43 2.7.2 约束条件44 2.7.3 外载荷45 2.8 守恒定律48 2.9键型近场动力学51 2.10 常规态型近场动力学53 2.11非常规态型近场动力学54 参考文献59 3 局部作用的近场动力学60 3.1 运动方程60 3.2 柯西应力与近场动力学力（密度）的关系61 3.3 应变能密度63 4 近场动力学各向同性材料模型67 4.1 材料参数67 4.1.1 三维结构70 4.1.2 二维结构74 4.1.3 一维结构79 4.2 表面效应80 参考文献86 5 近场动力学复合材料层合板模型88 5.1 基础88 5.2 纤维增强复合材料单层板89 5.3 复合材料层合板92 5.4 近场动力学的材料常数102 5.4.1 单层板的材料常数103 5.4.2 横向变形的材料常数113 5.5 表面效应119 参考文献129 6 损伤预测130 6.1 临界伸长率130 6.2 损伤起始134 6.3 局部损伤135 6.4 失效载荷与裂纹扩展路径预测136 参考文献138 7 数值方法140 7.1空间离散141 7.2体积修正143 7.3时域积分144 7.4数值稳定性147 7.5自适应动力松弛法150 7.6数值收敛152 7.7表面效应155 7.8 初始条件和边界条件的施加156 7.9 预置裂纹和不失效区156 7.10 裂纹扩展的局部损伤157 7.11物质点的空间划分159 7.12并行计算的利用和载荷平衡161 参考文献163 8 基准算例164 8.1 杆的轴向振动164 8.2 受拉伸的杆166 8.3 受单轴拉伸或均匀温度变化的各向同性平板168 8.4 受单轴拉伸和均匀温度变化的单层板171 8.5 受拉伸载荷的长方体174 8.6 受横向载荷的长方体177 8.7 受压缩载荷的长方体179 8.8 内部具有球形空心的长方体受径向内压183 参考文献185 9 非冲击问题186 9.1含圆孔平板受准静态拉伸载荷186 9.2含裂纹平板边界施加快速载荷189 9.3双材料板受到均匀温度变化193 9.4矩形板作用温度梯度195 参考文献197 10 冲击问题197 10.1冲击模型198 10.1.1刚性冲击物198 10.1.2 柔性冲击体199 10.2有效性验证199 10.2.1 两个相同的柔性杆的撞击199 10.2.2矩形板受刚性圆盘冲击202 10.2.3 Kalthoff-Winkler 试验205 参考文献208 11 近场动力学理论和有限元方法的耦合209 11.1 直接耦合210 11.2 直接耦合法的有效性验证215 11.2.1 杆受拉伸载荷215 11.2.2 带孔板受拉伸载荷218 参考文献220 12 近场动力学热扩散222 12.1 基础理论222 12.2 非局部性热扩散222 12.3 态型PD热扩散224 12.4 热通量和近场动力学热流状态的关系229 12.5 初值和边界条件231 12.5.1 初值条件233 12.5.2 边界条件234 12.6 键型近场动力学热扩散237 12.7 热响应函数238 12.8 近场动力学微导热系数239 12.8.1 一维分析239 12.8.2 二维分析239 12.8.3 三维分析240 12.9 数值过程241 12.9.1 离散方式和时间步长242 12.9.2 数值稳定性243 12.10 表面效应245 12.11 数值验证248 12.11.1 具有温度边界条件的厚板248 12.11.2 具有热对流边界条件的厚板249 12.11.3 具有绝热边界的平板受热冲击载荷252 12.11.4 具有温度和绝热边界的长方体254 12.11.5 具有绝热裂纹的异质材料256 12.11.6 具有两个绝热斜裂纹的厚板261 参考文献265 13 近场动力学与热力学的完全耦合268 13.1 局部理论269 13.2 非局部理论270 13.3 近场热力学271 13.3.1具有结构耦合项的近场动力学热传导271 13.3.2具有热耦合项的近场动力学变形274 13.3.3键型近场热力学276 13.4 热力学方程的无量纲形式277 13.4.1特征长度和时间尺度278 13.4.2无量纲参数278 13.5 数值方法281 13.6 验证284 13.6.1半无限长杆受热载荷284 13.6.2有限长杆的热弹性振动287 13.6.3板受到压力冲击、温度冲击以及压力和温度组合冲击289 13.6.4材料块受热载荷293 参考文献300 內容試閱： [译序] 近场动力学方法采用积分形式的控制方程，它避免了对裂纹尖端位移场的空间导数，可有效减小裂尖的奇异性。近场动力学方法不需要预置裂纹起始位置和扩展路径，可以模拟多裂纹在三维空间内的复杂交互作用，可以同时分析裂纹扩展和场量扩散的过程。此外，近场动力学方法是一种考虑非局部作用的方法，其作用范围可根据问题的时空尺度调整，具有在统一的计算框架内进行多尺度分析的能力。 近场动力学方法特别适用于模拟和分析具有复杂破坏机理和多裂纹共存的不连续问题，已在多个领域的研究中得到应用。经过十几年的发展，国内、外已有众多学者长期关注近场动力学方法，并取得了丰硕的研究成果。为了进一步推动近场动力学方法在我国的发展和应用，需要凝聚更多学者和科研人员的智慧和创新工作，也需要做好基础理论的传播，为初学者投入到近场动力学研究工作提供便利。 本书为英文书籍《PeridynamicTheory and Its Applications》的译著，主要阐述了近场动力学基础理论，各向同性材料近场动力学模型，复合材料层合板近场动力学模型，损伤预测方法，数值计算方法，近场动力学热扩散理论及其与机械变形的完全耦合分析。本书非常适合固体力学和复合材料力学专业的研究生了解和学习近场动力学基本概念；此外，本书翻译语言通俗易懂，图文并茂，通过大量的基准算例为读者提供了学习近场动力学基本原理和方法的有效途径。此外，本书引用了多篇参考文献，也非常值得读者仔细研读。 本书编写得到了孙璐妍、张劲松、刘肃肃、王其政、张卓越、陈欣华等研究生们的热情帮助，在此表示感谢。本书在编写过程中难免有疏漏错误之处，恳请读者指正。 谨以此书奉献给近场动力学邻域的工作者和学子们，祝愿我国近场动力学研究不断突破，人才辈出，硕果累累。 余音胡祎乐 2019年于上海交通大学

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