近日，断裂力学研究领域著名期刊《International Journal of Fracture》发表了上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院工程力学系乔丕忠团队研究成果“A new bond failure criterion for ordinary state-based peridynamic mode II fracture analysis”。该研究首次定义了基于近场动力学常规态基理论的键临界剪切角（critical skew）并建立了其与经典断裂力学能量释放率之间的定量关系，从而使近场动力学可以成功应用于II型主导的断裂问题分析中。乔丕忠教授为通信作者，博士生张勇为第一作者。
材料结构的断裂失效分析和预测一直是工程中的重要问题。材料的断裂失效涉及到材料体的不连续现象的发生。传统的基于微分方程的理论通常需要求解域的连续，因此难于处理断裂失效等非连续问题。新兴的近场动力学理论基于非局部思想，借助积分方程，避免了上述传统理论的困难。借助近场动力学键的失效发生，材料整体的断裂失效可以被自然而然地描述。主流的近场动力学失效准则主要包括键临界伸长率（critical stretch）准则和键临界能量准则，这两种准则可以对张开型（即I型主导）断裂问题进行定量的分析。但是对于滑开型（II型主导）断裂问题，上述准则并不能很好地进行描述，因此有必要发展新的近场动力学键失效准则。

新键临界剪切角（critical skew）的建立

基于键临界剪切角（critical skew）II型断裂准则的紧凑剪切试验近场动力学分析：(a)裂尖应变能密度，(b)裂纹路径
研究团队针对滑开型断裂问题的变形特点，提出了近场动力学键剪切角的概念，并通过能量等效释放的方法，首次定义了近场动力学键临界剪切角（critical skew）并推导得到其与经典断裂力学临界能量释放率之间的关系。利用该新型失效准则，研究者成功地定量分析了端部加载劈裂试验和紧凑剪切试验的断裂过程，并给出了断裂中的荷载位移曲线和能量释放特点。本研究扩展了近场动力学的分析能力，同时也为常规态基近场动力学裂尖能量释放规律提供了新的启示。
该项研究工作得到国家自然科学基金（51478265, 51679136）的资助。
论文链接：Zhang Y and Qiao PZ (2019). “A new bond failure criterion for ordinary state-based peridynamic mode II fracture analysis,” International Journal of Fracture, 215(1): 105-128.