A dual-support smoothed particle hydrodynamics (DS-SPH) method is developed to quantify explosion-generated crack densities within granitic rock masses in field-scale computational domains. In DS-SPH framework, coupled Eulerian total Lagrangian formulations, along with interface treatment between solid and inviscid fluid particles are fully considered. A new momentum equation formulation for interface treatment between inviscid fluids with various density ratios inside the blast borehole is also developed. The DS-SPH solutions are extended in such a way that decoupled explosions together with free surface and non-reflecting boundary conditions can be easily implemented. The three main deficiencies of conventional SPH (e.g., inconsistency, tensile instability, and hourglass mode) are removed in the stabilized DS-SPH method. In addition, GPU parallelization is adopted to accelerate the stabilized DS-SPH approach for higher efficiency. Then, the robustness of the developed DS-SPH solutions are verified by a number of theoretical and computational examples, and reproducing the full-scale blast field experiments. The developed DS-SPH solutions precisely reproduce the experimentally observed blast wave structures, and crack densities at several monitor locations. This is accomplished by addressing uncertainties in input parameters and enforcing various stabilization terms in DS-SPH formulations. Satisfactory speedup and acceptable scalability are also obtained, demonstrating that GPU-accelerated DS-SPH is a promising tool to speed up field scale particle-based simulations.

开发了一种双支撑平滑粒子流体动力学 (DS-SPH) 方法，用于在现场规模计算域中量化花岗岩岩体内爆炸产生的裂缝密度。在 DS-SPH 框架中，充分考虑了耦合欧拉总拉格朗日公式，以及固体和无粘性流体颗粒之间的界面处理。还开发了一种新的动量方程公式，用于爆炸钻孔内不同密度比的无粘性流体之间的界面处理。DS-SPH 解决方案以这样一种方式扩展，即可以轻松实现解耦爆炸以及自由表面和非反射边界条件。传统 SPH 的三个主要缺陷（例如，不一致性、拉伸不稳定性和沙漏模式）在稳定的 DS-SPH 方法中被去除。此外，采用 GPU 并行化来加速稳定的 DS-SPH 方法以提高效率。然后，开发的 DS-SPH 解决方案的鲁棒性通过许多理论和计算示例进行验证，并再现了全尺寸爆炸场实验。开发的 DS-SPH 解决方案精确地再现了实验观察到的冲击波结构，以及多个监测位置的裂缝密度。这是通过解决输入参数的不确定性和在 DS-SPH 公式中执行各种稳定条款来实现的。还获得了令人满意的加速比和可接受的可扩展性，证明 GPU 加速的 DS-SPH 是加速场尺度粒子模拟的有前途的工具。所开发的 DS-SPH 解决方案的稳健性得到了大量理论和计算示例的验证，并再现了全尺寸爆炸场实验。开发的 DS-SPH 解决方案精确地再现了实验观察到的冲击波结构，以及多个监测位置的裂缝密度。这是通过解决输入参数的不确定性和在 DS-SPH 公式中执行各种稳定条款来实现的。还获得了令人满意的加速比和可接受的可扩展性，证明 GPU 加速的 DS-SPH 是加速场尺度粒子模拟的有前途的工具。所开发的 DS-SPH 解决方案的稳健性得到了大量理论和计算示例的验证，并再现了全尺寸爆炸场实验。开发的 DS-SPH 解决方案精确地再现了实验观察到的冲击波结构，以及多个监测位置的裂缝密度。这是通过解决输入参数的不确定性和在 DS-SPH 公式中执行各种稳定条款来实现的。还获得了令人满意的加速比和可接受的可扩展性，证明 GPU 加速的 DS-SPH 是加速场尺度粒子模拟的有前途的工具。开发的 DS-SPH 解决方案精确地再现了实验观察到的冲击波结构，以及多个监测位置的裂缝密度。这是通过解决输入参数的不确定性和在 DS-SPH 公式中执行各种稳定条款来实现的。还获得了令人满意的加速比和可接受的可扩展性，证明 GPU 加速的 DS-SPH 是加速场尺度粒子模拟的有前途的工具。开发的 DS-SPH 解决方案精确地再现了实验观察到的冲击波结构，以及多个监测位置的裂缝密度。这是通过解决输入参数的不确定性和在 DS-SPH 公式中执行各种稳定条款来实现的。还获得了令人满意的加速比和可接受的可扩展性，证明 GPU 加速的 DS-SPH 是加速场尺度粒子模拟的有前途的工具。