基于SPH算法的刚性弹丸侵彻的数值模拟 |
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引用本文: | 尹冠生,高艳,赵庭.基于SPH算法的刚性弹丸侵彻的数值模拟[J].长安大学学报(自然科学版),2014(3). |
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作者姓名: | 尹冠生 高艳 赵庭 |
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作者单位: | 长安大学理学院; |
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基金项目: | 中国博士后科学基金项目(2013M540724) |
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摘 要: | 针对光滑粒子流体动力学(smooth particle hydrodynamics,简称SPH)方法在高速碰撞问题中的应用,利用大型动力学仿真软件LS-DYNA对球形弹丸以1 000m/s的速度侵彻1.2cm厚度钢板这一过程进行数值模拟分析。求解过程中球形弹丸采用刚性(Rigid)材料,钢板采用Johnson_Cook材料属性、Gruneisen状态方程。分别用有限元法、SPH-FEM(smooth particle hydrodynamics-finite element method,简称SPH-FEM)耦合算法和SPH算法对钢板进行模拟,并对这3种方法计算结果的Mises应力云图、系统能量、速度、加速度和计算效率进行对比,分析3种方法在高速碰撞问题中的优缺点。研究结果表明:SPH算法计算效率低,仅1/4模型的计算时长就是有限元法的6.4倍,而有限元法不能很好地模拟高速碰撞中材料大变形、飞溅现象,相比之下,SPHFEM耦合算法能够弥补两者的不足,且精度能够达到要求。
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关 键 词: | 结构力学 高速碰撞 数值模拟 有限元法 SPH-FEM耦合算法 SPH |
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