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文一：
稳定光滑粒子有限元法中体积锁定的规避及其在动态大变形问题中的应用
摘要：
光滑粒子有限元法（SPFEM）是大变形分析的有效框架。原始的SPFEM由于直接节点积分技术而存在秩不足问题，可以通过结合应变梯度稳定方法来克服。然而，由于应变梯度稳定项，发现了额外的体积锁定。在这项研究中，我们提出了一种简单有效的方法，即B-dev方法，该方法仅考虑平滑应变梯度的偏差部分进行稳定，以克服体积锁定问题。首先，在不考虑不可压缩性的情况下，通过弹性悬臂梁振动问题验证了稳定SPFEM方法的正确性。然后，通过条形基础穿透问题的例子，证明了稳定SPFEM中的体积锁定，并验证了所提出的B-dev方法在克服体积锁定方面的能力。此外，将B-dev方法的稳定SPFEM应用于岩土工程中的两种弹塑性问题。所有数值结果表明，所提出的方法可以提高稳定SPFEM在处理地质力学中不可压缩和大变形问题时的性能。
图：二维情况下的平滑单元构造：（A）标准SPFEM的平滑单元，（B）稳定SPFEM的光滑单元。
图：悬臂梁问题的设置：（A）梁的几何形状和边界条件，（B）加载函数。
图：表示不同时间步长的应变（左）和动能（右）的配置：（A）时间步长A，（B）时间步长B，（C）时间步长C，（D）时间步长D。
图：通过不同配方获得的等效塑性应变增量：（A）标准SPFEM，（B）不含B-dev的稳定SPFEM。
图：（A）标准SPFEM、（B）无B-dev的稳定SPEM和（C）有B-dev稳定SPFEM的等效塑性应变（左）和垂直应力分布（右）的最终状态。
文二：
基于粒子有限元法的超声振动辅助微加工建模
摘要：
当金属和合金暴露在超声波振动（UV）下时，会发生由声塑性现象引起的软化行为。为了在变形分析中获得准确的结果，这种现象必须包含在本构材料模型的公式中。在这项工作中，提出了一种声塑性模型来捕捉加工过程中超声波振动的影响。期望的效果是改变切屑形态，以减小切削力的大小，从而降低工艺的能耗。本研究主要关注超声振动辅助微加工（VAMM）的建模。使用并扩展粒子有限元法进行热机械分析，该分析能够捕捉32 HRC不锈钢的传统微加工（CMM）和VAMM操作的响应。切削速度和UV参数（包括振幅和频率）被整合到Johnson–Cook本构模型中，以考虑声软化对加工特性的影响。结果表明，紫外线对微切削的影响导致切屑变薄，切削力降低。在VAMM操作中，在五种不同的切割速度下，切割力平均降低了20%。此外，在不同的切削速度下，刀具和切屑之间的接触长度从29%减小到最大44%。此外，热分析结果表明，在CMM和VAMM模拟过程中，温度变化可以忽略不计，这表明在微观尺度下对加工过程的研究可以只关注其机械方面。预测的平均切屑厚度和工件材料的有效剪切角与实验结果高度一致，强调了在VAMM研究中考虑声软化的重要性。
图：PFEM的步骤是及时更新，节点的“云”表示加工过程中的工件。
图：1D VAMM过程中刀具工件的相对位置分为三个步骤，即a接近、b切削和c后退步骤。
图：CMM在2.19 m/min的切割速度和150μm的切割距离下的温度场（单位为开尔文（K）），b VAMM的接近阶段和c VAMM的切割阶段。
文三：
案例研究与启示：2010年圣犹达敏感粘土滑坡的颗粒有限元建模
简介：
敏感粘土中滑坡的建模长期以来一直被认为是一个挑战。当发生塑性变形时，敏感粘土的强度降低使破坏以渐进的方式进行，这样一个小的边坡破坏可能会导致一系列的倒退破坏，从而导致意想不到的灾难性滑坡。整个过程中的粘土可能会模仿固体状（当它完好无损时）和流体状（当完全重塑时，特别是对于快速粘土）的行为。因此，对敏感粘土中滑坡的成功数值预测不仅需要一种能够处理极端材料变形的稳健数值方法，还需要一种复杂的本构模型来描述复杂的粘土行为。本文采用与应变软化弹粘塑性模型相关的粒子有限元法（PFEM）对加拿大魁北克省2010年圣犹达滑坡进行了重建，并对模拟结果与可用数据进行了详细比较。结果表明，本计算框架能够定量再现圣犹达滑坡的多重旋转倒退破坏过程、最终跳动距离和倒退距离。此外，还对圣犹达滑坡的破坏机制和运动学以及粘土粘度的影响进行了数值研究，并讨论了它们对敏感粘土中实际滑坡的影响。
图：典型时间增量中PFEM基本步骤的说明。
图：在（a）t=4 s，（b）t=56 s，（c）t=65 s，（d）t=69 s，（e）t=76 s和（f）t=87 s时的等效偏塑性应变等值线。
图：（a）t=4s，（b）t=56s，（c）t=65s，（d）t=69s，（e）t=70.5s，（f）t=76s和（g）t=87s时粘土的速度（m/s）。
文四：
通过改进的 Strang 分裂算子增强了不可压缩流的半显式粒子有限元分析
摘要：
这项工作提出了一种用于不可压缩流动问题的半显式粒子有限元方法的增强版本。通过添加加速项来改进应用Strang分裂算子的方法来实现这一目标。在考虑新项的情况下，在网格上评估平流步长，从而得到更有效的算法。解决了两个测试用例，以验证该方法并估计其准确性。数值结果表明，所提出的方案提高了半显式PFEM方案的精度和计算效率。
图：绕圆柱体流动。80[s]时的速度场和压力场。
图：绕圆柱体流动。阻力系数。
文五：
地质力学大变形分析的GPU加速平滑粒子有限元法
摘要：
粒子有限元法（PFEM）是求解地质力学中大变形问题的有效数值工具。通过将节点积分技术与应变平滑结合到PFEM中，我们提出了平滑粒子有限元法（SPFEM）。本文将SPFEM扩展到三维情况，并提出了一种在图形处理单元（GPU）上执行的SPFEM，以提高计算效率。介绍了GPU上的详细并行计算策略。提出了与应变平滑技术相关的新计算公式，以节省GPU并行计算中的存储空间。解决了几个基准问题，以验证所提出的方法并评估GPU加速性能。数值算例表明，采用新公式不仅可以节省存储空间，还可以提高计算效率。使用新公式进行双精度GPU并行计算，计算成本降低了约70%。与顺序CPU模拟相比，GPU加速模拟的速度显著提高。对于双精度模拟，整体加速范围为8.21至11.17。此外，通过模拟具有应变软化土壤的长边坡的渐进破坏，证明了GPU加速的SPFEM在解决大规模复杂问题方面的能力。
图：从属节点到主分段接触方案的图示。
图：SPFEM的GPU加速方案。
图：最终配置与实验结果的比较。
图：长应变软化土坡渐进破坏全过程的数值结果。
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