We present a comprehensive rotation-free Kirchhoff-Love (KL) shell formulation for peridynamics (PD) that is capable of modeling large elasto-plastic deformations and fracture in thin-walled structures. To remove the need for a predefined global parametric domain, Principal Component Analysis is employed in a meshfree setting to develop a local parameterization of the shell midsurface. The KL shell kinematics is utilized to develop a correspondence-based PD formulation. A bond-stabilization technique is employed to naturally achieve stability of the discrete solution. Only the mid-surface velocity degrees of freedom are used in the governing thin-shell equations. 3D rate-form material models are employed to enable simulating a wide range of material behavior. A bond-associative damage correspondence modeling approach is adopted to use classical failure criteria at the bond level, which readily enables the simulation of brittle and ductile fracture. \NAT{Discretizing the model with asymptotically compatible meshfree approximation provides a scheme which converges to the classical KL shell model while providing an accurate and flexible framework for treating fracture.} A wide range of numerical examples, ranging from elastostatics to problems involving plasticity, fracture, and fragmentation, are conducted to validate the accuracy, convergence, and robustness of the developed PD thin-shell formulation. It is also worth noting that the present method naturally enables the discretization of a shell theory requiring higher-order smoothness on a completely unstructured surface mesh.


翻译:我们为远地点动力学(PD)提供了一种全面的无旋转Kirchhoff-love(KL)外壳配方,这种配方能够模拟大弹性塑性变形和薄壁结构的骨折。为了消除预先定义的全球参数域的需要,在一个网状环境中使用主元件分析,以开发外壳中表面的局部参数。KL外壳运动学被用来开发基于对应的PD配方。一种债券稳定技术用于自然地实现离散溶解的稳定性。只有中表层自由速度度在管理薄壳等式中才使用。采用了3D型材料模型,以便模拟广泛的物质行为。采用了一种债券-感性损害对应模型,在债券中层一级使用典型的失灵标准,从而能够模拟易碎和软骨断裂。 \NAT{D{使模型与不相容的中位自由近化提供了一种接近于光滑度的系统图案,使当前精度的精度能度在管理薄的薄壳等式方形方程式中使用了一种趋近的精度。 3DF材料模型,提供了一种从直观的直径的折质模型, 和直态的磁度模型则则提供了一个直径折成的折成的磁度模型,同时进行。

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