应“近场动力学廿五周年会议”共同主席暨近场动力学与非局部理论国际研究中心外方主任Erdogan Madenci教授邀请,近场动力学与非局部理论国际研究中心中方主任、河海大学章青教授做了题为《Peridynamics in China: a brief history and recent progress》(近场动力学在中国的发展历程与若干进展)的大会报告。报告介绍了中国学者在近场动力学领域的诸多成果,涵盖了理论模型创新、近场动力学方法与其他方法的耦合、数值计算策略和软件研发、计算数学算法,以及多物理场耦合建模、材料与结构的静动态断裂、冲击侵彻、爆炸毁伤模拟和岩土工程中的应用等多个方面,囊括了河海大学、上海交通大学、武汉理工大学、大连理工大学、华中科技大学、北京大学、重庆大学、南京航空航天大学、郑州大学、北京航空航天大学、东南大学、哈尔滨工业大学、哈尔滨工程大学、香港城市大学、复旦大学、同济大学、清华大学、武汉大学、南方科技大学、西北工业大学、贵州大学、山东大学、中国海洋大学、湖南大学、北京理工大学、中山大学、成都理工大学、长安大学、中国商飞、中核集团、中国工程物理研究院、中国航天科技、中国空气动力研究与发展中心等几十家高校、科研院所和企业单位的研究贡献,展示了近场动力学方法在中国的快速发展和广泛应用。
章青教授首先从研究单位分布和研究人员数量,资助项目,综述文章、学位论文、期刊论文和专著发表出版,以及举办学术会议等角度出发,简要介绍了近场动力学在中国的发展历程,指出国家自然科学基金委已资助约70项近场动力学相关项目,中国学者发表出版了1100余篇期刊论文、210余篇学位论文和4部专著或译著。在理论模型创新方面,介绍了近场动力学模型非局部性的来源和本质、模型解析解的发展、模型的改进及拓展、梁和壳模型的发展以及近场动力学微分算子的运用等研究成果。进而,为了充分利用近场动力学与其他方法的优势特点,我国学者将PD与其他多种方法进行耦合,发展了PD-FEM(有限单元法)、PD-IGA(等几何分析法)、PD-BEM(边界单元法)、PD-SPH(光滑粒子流体动力学)、PD-Hydrodynamics(水动力学方法)、PD-LBM(格子玻尔兹曼方法)、PD-MD(分子动力学)等多类耦合模型与算法。随后,章青教授介绍了近场动力学算法与软件研发领域的国内学者贡献,主要包括空间非均匀离散、时间不连续近场动力学方法、近场有限元法(PeriFEM)及相应开源代码,以及两款PD计算软件HazEPD和PeriDyno,它们分别适用于多物理场分析和超弹性材料的接触分析。在计算数学方面,简要介绍了人工边界条件(ABCs)和吸收边界条件(PLMs)两类边界条件的构建、渐进兼容(AC)策略、有效的空间和时间离散算法,以及与机器学习算法结合发展起来的PD方程信息神经网络(PD-INN)和PD能量信息神经网络(PD-ENN)等内容。进而,章青教授总结了近场动力学方法在不同科学和工程领域的广泛应用场景:(1)详细介绍了近场动力学在多物理场耦合问题中的建模及应用,包括热-力、热-力-中子、热-力-化、对流-反应-扩散、热-流-磁、应力-腐蚀、力-化、电-化-力、热-水-力等多种物理场相互作用关系;(2)探讨了近场动力学在复合材料、功能梯度材料、水泥基材料、金属材料以及冰的静动态破坏中的应用;(3)归纳了近场动力学在冲击、侵彻、爆炸引发材料和结构剧烈毁伤问题中的巨大优势;(4)介绍了近场动力学在岩土工程领域的广泛应用。最后,章青教授总结了近场动力学在中国科学技术发展和实际工程问题解决中发挥的重要作用,展望了近场动力学在中国的未来发展,满怀信心期待未来廿五周年近场动力学的发展。
感谢中国国家自然科学基金委员会、科技部、中国力学学会及计算力学专业委员会、以及众多企业单位对近场动力学研究发展的大力支持。感谢国内近场动力学学者们——“近友们”的深重信赖和鼎力协助,本次报告彰显了中国学者们精诚团结合作的精神,展现了国内近场动力学研究领域和谐共生、共同探索学科发展方向的努力。我们相信,在多方机构和成员的大力支持和共同努力下,近场动力学在未来将得到更好的发展。
此外,近场动力学与非局部理论国际研究中心在本次会议中扮演了重要角色。科学委员会外方主席Stewart Silling和外方主任Erdogan Madenci共同组织了本次近场动力学廿五周年专题研讨会,中方主任章青教授则积极凝聚国内学者的力量共同准备进展报告,研究中心的青年成员如胡祎乐、王林娟、赖欣、顾鑫、武立伟等则积极承担了人员联系、成果汇总、PPT制作等任务。