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飞机在空中飞行遇到的鸟撞问题是对飞行安全构成致命威胁的因素,航空史上多次灾难性的事故都是由鸟撞导致的。飞机在地面进行检修维护工作时,工具的坠落等也将对飞机造成不同程度的损伤。在解决冲击这类容易出现损伤和高度不连续问题时,经典连续理论会存在不连续处解的奇异性。近场动力学作为一种非局部理论,不再基于连续性假设,将运动方程重塑为积分方程,有效的解决不连续问题,本文基于近场动力学理论分别研究了复合材料层压板冲击损伤问题和各向同性脆性材料冲击损伤过程。 建立了复合材料层合板的冲击动力学模型。采用基于偏轴模量的键,并且根据有限元的冲头挤压模型推导了近场动力学中的冲头准静态侵入板的迭代公式,将冲击过程划分为冲头侵入挤压部分物质点和物质点整体对对点力进行迭代,并且引入体积修正系数,改善对点力积分。 为了研究工作的进行,基于Microsoft Visual Studio2010环境下开发了复合材料层压板近场动力学的冲击损伤分析软件,使用VB.Net编写了前处理器界面,前处理器可以进行参数化建模,使用C和CUDA C分别编写了基于CPU和GPU的求解器,结合使用OpenMP技术实现了多线程并行运算,提高了计算速度,后处理器可以将计算结果处理成云图显示。对于本文开发的软件,通过对比层合板冲击产生损伤前的位移与有限元模拟结果对比,验证本文方法所编软件的有效性,并且计算层合板冲击损伤实例,与试验的最后损伤形式进行对比,验证本文方法的有效性。 本文还提出了基于近场理论中的微观弹脆性材料模型的各向同性脆性材料建模方法,提出了使用分子动力学中的Velocity-Verlet和Leap-Frog混合算法,有效地提高计算速度,并且成功的刻画冲击核心区区域的损伤情况。 本文方法在解决复合材料冲击损伤问题和各向同性材料冲击损伤过程方面有巨大的潜力,所研究的模型可以继续扩展,所开发的软件还可以继续完善,增加更多的功能。