本项目属于航空航天领域的飞行器结构力学学科。飞行器结构的损伤及扩展分析一直是航空航天结构研究的热点，包括损伤起始点的分析判断、损伤扩展路径的分析模拟、破坏模式和破坏机理的分析等。长期以来以有限元为代表的现有数值计算技术，在传统应变应力分析方面的能力很强，但在分析材料失效破坏方面的能力远远落后，原因在于其控制方程要求位移场必须连续可微。但是在损伤和破坏问题中，空间偏导数在裂纹尖端或沿裂纹表面是不存在的。因此，一旦材料中出现裂纹，方程的基本数学架构失效。近场动力学(PD)作为一种新兴的力学理论，基于非局部作用思想和积分方程描述物质力学行为，突破了传统方法在求解不连续问题时的局限，能够模拟损伤的“自然产生”和“自由扩展”。尤其对于断裂、动态裂纹扩展、损伤、疲劳、冲击、循环塑性等不连续问题，近场动力学理论框架能够得到更加深刻和丰富的结果。鉴于PD方法在不连续问题尤其是复合材料损伤数值模拟上的优势，美国国防部、美国自然科学基金(NSF)、美国空军研究实验室(AFRL)、空军科学研究局、海军研究总署以及欧盟和波音都对PD研究进行了大量资助。本项目针对航空航天结构中的复合材料层合板和铝合金薄壁结构，在进一步完善近场动力学相关理论的基础上，研究了结构的损伤、裂纹扩展、冲击、稳定性和非线性问题，主要贡献有：1)建立了纤维增强复合材料层合板的近场动力学模型和损伤分析方法，可以进行多种铺层复合材料中纤维断裂，基体断裂和分层破坏形式的损伤扩展分析。构建了基于近场动力学的复合材料层合板冲击动力学模型。提出了基于近场理论的微观弹脆性材料模型的各向同性脆性材料建模方法，结合GPU算法，可以有效提高计算速度。2)创建了用于模拟复合材料物理非线性行为的态型近场动力学方法。方法引入经典单参量非线性本构，以确定复合材料态型近场动力学模型中力矢量状态与变形矢量状态之间的关系。在力矢量状态表达式中引入含损伤参量的标量函数，实现损伤描述。并提出态型近场动力学中非局部应变的补偿—修正法，以减轻态型近场动力学中边界效应的影响。3)提出了薄壁型金属板壳结构的PD模型离散方法及稳定性分析PD方法，提高PD薄板模型的计算效率，推导了节点刚度矩阵和结构刚度矩阵的表达关系，改进了Kilic基于PD键理论的动力松弛法，并提出了一种新的修正迭代收敛准则，开发了相应的计算机软件。本项目始于2011年，2013年在力学学报发表了国内第一篇复合材料层合板近场动力学损伤分析的文章，以及第一个相关的软件著作权；2014年获得国内第一个近场动力学方法专利。共有发明专利4项和软件著作权4项，获得上海市优秀硕士论文奖1项、上海交通大学研究性罗麦科技航天奖学金(科创实践)1项。发表SCI论文7篇被引64次，发表EI和国内外会议论文16篇，被引51次。本项目技术成功应用于国产大飞机研制和民机重大专项项目研究中。