Peridynamic (PD) theory is significant and promising in engineering and materials science; however, it imposes challenges owing to the enormous computational cost caused by its nonlocality. Our main contribution, which overcomes the restrictions of the existing fast method, is a general computational framework for the linear bond-based peridynamic models based on the meshfree method, called the matrix-structure-based fast method (MSBFM), which is suitable for the general case, including 2D/3D problems, and static/dynamic issues, as well as problems with general boundary conditions, in particular, problems with crack propagation. Consequently, we provide a general calculation flow chart. The proposed computational framework is practical and easily embedded into the existing computational algorithm. With this framework, the computational cost is reduced from $O(N^2)$ to $O(N\log N)$, and the storage request is reduced from $O(N^2)$ to $O(N)$, where N is the degree of freedom. Finally, the vast reduction of the computational and memory requirement is verified by numerical examples.


翻译:在工程学和材料科学中,隐性动力学(PD)理论是重要和有希望的;然而,它因其非地点性造成的计算成本巨大而提出了挑战。我们的主要贡献是,基于无网状法的线性债券极性动力学模型(称为矩阵结构快速法(MSBFM))的总计算框架,这个框架适合一般情况,包括2D/3D问题,静态/动态问题,以及一般边界条件的问题,特别是裂缝传播的问题。因此,我们提供了一份一般的计算流程图。拟议的计算框架是实用的,很容易嵌入现有的计算算法。在这个框架内,计算成本从$O(N%2)减为$O(N\log N),储存要求从$O(N%2)减为$O(N),而N是自由的程度。最后,计算和记忆要求的大量减少得到了数字实例的证实。

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