🔧На сайте запланированы технические работы
25.12.2025 в промежутке с 18:00 до 21:00 по Московскому времени (GMT+3) на сайте будут проводиться плановые технические работы. Возможны перебои с доступом к сайту. Приносим извинения за временные неудобства. Благодарим за понимание!
🔧Site maintenance is scheduled.
Scheduled maintenance will be performed on the site from 6:00 PM to 9:00 PM Moscow time (GMT+3) on December 25, 2025. Site access may be interrupted. We apologize for the inconvenience. Thank you for your understanding!

 

Investigation of different influence functions in peridynamics

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Peridynamics is a non–local numerical method for solving fracture problems based on integral equations. It is assumed that particles in a continuum are endowed with volume and interact with each other at a finite distance, as in molecular dynamics. The influence function in peridynamic models is used to limit the force acting on a particle and to adjust the bond strength depending on the distance between the particles. It satisfies certain continuity conditions and describes the behavior of non-local interaction. The article investigates various types of influence function in peridynamic models on the example of three-dimensional problems of elasticity and fracture. In the course of the work done, the bond-based and state-based fracture models used in the Sandia Laboratory are described, 6 types of influence functions for the bond-based model and 2 types of functions for the state-based model are presented, and the corresponding formulas for calculating the stiffness of the bond are obtained. For testing, we used the problem of propagation of a spherically symmetric elastic wave, which has an analytical solution, and a qualitative problem of destruction of a brittle disk under the action of a spherical impactor. Graphs of radial displacement are given, raster images of simulation results are shown.

About the authors

Yuriy N. Deryugin

Russian Federal Nuclear Center
National Research Mordovia State University

Email: dyn1947@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3955-775X

Chief Researcher

professor, Department of Applied Mathematics, Differential Equations and Theoretical Mechanics

Russian Federation, 22 Yunosti St., Sarov 607182, Russia 68/1 Bolshevistskaya St., Saransk 430005, Russia

Maxim V. Vetchinnikov

Russian Federal Nuclear Center

Email: vetchinnikov_max@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0321-1738

Head of research laboratory

Russian Federation, 22 Yunosti St., Sarov 607182, Russia

Dmitry A. Shishkanov

Russian Federal Nuclear Center
National Research Mordovia State University

Author for correspondence.
Email: dima.shishkanov.96@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3063-4798

research laboratory mathematician, 

postgraduate, Department of Applied Mathematics, Differential Equations and Theoretical Mechanics

Russian Federation, 22 Yunosti St., Sarov 607182, Russia 68/1 Bolshevistskaya St., Saransk 430005, Russia

References

  1. F. Bobaru, P.H. Geubelle, J.T. Foster, S. A. Silling, Handbook of peridynamic modeling, Taylor & Francis, NY, 2016 DOI: https://doi.org/10.1201/9781315373331, 586 p.
  2. E. Madenci, E. Oterkus, Peridynamic theory and its applications, New York: Springer, 2014 DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4614-8465-3, 297 p.
  3. D. A. Shishkanov, M. V. Vetchinnikov, Yu. N. Deryugin, "Peridynamics method for problems solve of solids destruction", Zhurnal Srednevolzhskogo matematicheskogo obshchestva, 24:4 (2022), 452–468 (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.15507/2079-6900.24.202204.452-468
  4. V. N. Sofronov, M. V. Vetchinnikov, M. A. Dyemina, "Use of Hamiltonian dynamics methods in computational continuum mechanics", Zhurnal VANT, 2020, no. 4 (In Russ.), 17 p.
  5. M.L. Parks, P. Seleson, S. J. Plimpton, R.B. Lehoucq , S.A. Siling, "Peridynamics with LAMMPS: A User Guide v0.2 Beta", 2008, 28 p.
  6. A. N. Anisimov, S. A. Grushin, B. L. Voronin, S. V. Kopkin, A. M. Yerofeev, D. A. Demin, M. A. Demina, M. V. Zdorova, M. V. Vetchinnikov, N. S. Ericheva, N. O. Kovalenko, I. A. Kryuchkov, A. G. Kechin, V. A. Degtyarev, Certificate of state registration of the computer program No. 2010614974. A complex of molecular dynamic modeling programs (MoDyS), 2010 (In Russ.).
  7. M. L. Parks, Lehoucq, R. B., S. J. Plimpton, S. A. Silling, "Implementing peridynamics within a molecular dynamics code", Computer Physics Communications, 179 (2008), 777–783. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cpc.2008.06.011
  8. S. A. Silling, "Reformulation of elasticity theory for discontinuities and long-range forces", Journal of Mechanics and Physics of Solids, 48:1 (2000), 175–209. DOI: https://doi.org/10.1016/S0022-5096(99)00029-0
  9. S. A. Silling, E. Askari, "A meshfree method based on the peridynamic model of solid mechanics", Computers & Structures, 93:17 (2005), 1526–1535. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compstruc.2004.11.026
  10. S. A. Silling, M. Zimmermann, R. Abeyaratne, "Deformation of a peridynamic bar", Journal of Elasticity, 73 (2003), 173–190.
  11. Z. Chen, J. W. Ju, G. Su, X. Huang, S. Li., L. Zhai, "Influence of micromodulus functions on peridynamics simulation of crack propagation and branching in brittle materials", Engineering Fracture Mechanics, 216 (2019). DOI: https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2019.106498
  12. S. A. Silling, M. Epton, O. Weckner, J. Xu, E. Askari, "Peridynamic states and constitutive modeling", Journal of Elasticity, 88 (2007), 151–184. DOI: https://doi.org/10.1007/s10659-007-9125-1
  13. A. J. Mitchell, S. A. Silling, D. J. Littlewood, "A position-aware linear solid constitutive model for peridynamics", Journal of Mechanics of Materials and Structures, 20:5 (2015), 539–557. DOI: https://dx.doi.org/10.2140/jomms.2015.10.539
  14. J. A. Mitchell, "On the ‘DSF’ and the ‘dreaded surface effect’, studies of presentation at Workshop on Nonlocal Damage and Failure", Sandia National Laboratories, 2013.
  15. S. A. Silling, R. B. Lehoucq, "Convergence of Peridynamics to Classical Elasticity Theory", Journal of Elasticity, 93 (2008), 13–37.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) Deryugin Y.N., Vetchinnikov M.V., Shishkanov D.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».