• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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一种改进的可阻止SPH数值断裂的方法
赵燕, 徐绯, 李玉龙, 陈刘定
2009, 29(5): 503-508. doi: 10.11883/1001-1455(2009)05-0503-06
首先通过人为设定数值断裂,从数值上分析数值断裂对计算精度的影响。然后引进一种可适用于大变形的并保证系统质量守恒、动量守恒和能量基本守恒的简单加点技术,用以阻止数值断裂。并用改进的smoothed particle hydrodynamics(SPH)方法对钢弹撞击飞机蒙皮进行数值模拟以验证其阻止数值断裂的有效性。在130~250 m/s的碰撞速度下,用改进的SPH方法得到的变形区直径、剩余速度以及弹坑深度与试验结果吻合较好。
关键词: 固体力学, 改进的SPH方法, 增加颗粒, 数值断裂
2D-C/SiC复合材料应变率相关的动态本构模型
刘明爽, 李玉龙, 陶亮, 徐绯, 成来飞
2008, 28(5): 421-426. doi: 10.11883/1001-1455(2008)05-0421-06
分别在电子万能实验机和SHPB(split Hopkinson press bar)实验装置上对2D-C/SiC复合材料进行了静态、动态实验,探讨了该材料在10-4~2.8103 s-1的应变率范围内的层向压缩力学性能。实验结果表明,在动态加载条件下,2D-C/SiC复合材料的应力应变呈非线性关系。随着应变率的提高,破坏强度提高、失效应变减小,弹性模量增加。弹性模量与对数应变率基本呈线性关系。提出了一个含有与应变率相关的损伤变量的动态本构方程,该方程与实验结果吻合较好。
关键词: 固体力学, 动态本构模型, SHPB系统, 陶瓷基复合材料, 损伤变量
平纹编织C/SiC复合材料低速冲击数值模拟
杨扬, 徐绯, 张岳青, 汤忠斌
2015, 35(1): 22-28. doi: 10.11883/1001-1455(2015)01-0022-07
首先,基于空气炮装置进行了2D-C/SiC薄板在冲击速度为79~219 m/s范围内的低速冲击实验,对碎片云团发展过程进行高速摄影记录;其次,基于Autodyn软件正交各向异性复合材料模型,推导2D-C/SiC材料相关参数;选取SPH求解器建立二维计算模型,对实验工况进行数值模拟,并基于碎片云结构、B扫描检测结果和碎片云轴向发展速度验证了该模型可以很好地描述C/SiC材料在冲击载荷作用下的脆性特征和软化行为。最后,基于数值模拟结果推导得出了钢弹丸冲击C/SiC材料的极限侵彻深度预测公式。
关键词: 固体力学, C/SiC材料冲击特性, SPH, 热防护结构, 碎片云, 高速摄影
鸟体姿态对结构抗鸟撞性能的影响
寇剑锋, 徐绯, 纪三红, 张笑宇
2017, 37(5): 937-944. doi: 10.11883/1001-1455(2017)05-0937-08
低于现行标准规定能量的大量鸟撞事故中,航空结构仍然发生实质性破坏的情况,说明只考虑鸟体的质量和速度不足以保证飞机安全。本文中针对弹性平板、雷达罩及机翼前缘等飞机典型结构,开展了不同姿态鸟体的鸟撞分析研究。分析结果发现,鸟体姿态对结构的抗鸟撞性能有比较显著的影响,不同的结构特点反映的响应规律也不同:对吸能结构,姿态角越大,吸收的能量越多,被保护的结构就越安全;而对承力结构,姿态角越大,高应力区域越大,结构就越危险。因此,在结构的抗鸟撞安全性评估中,除了完成特定姿态鸟体的鸟撞实验,针对危险工况还应通过数值分析评估不同鸟体姿态的结构撞击响应,进一步确保结构的抗鸟撞能力。
关键词: 鸟撞, 鸟体姿态, 撞击响应, 吸能, 雷达罩, 机翼前缘
基于PAM-CRASH的鸟撞飞机风挡动响应分析
刘军, 李玉龙, 徐绯
2009, 29(1): 80-84. doi: 10.11883/1001-1455(2009)01-0080-05
结合显式动力分析有限元软件PAM-CRASH及其提供的SPH算法,建立了鸟撞飞机风挡数值分析模型。对某飞机风挡进行了动响应分析,计算了风挡中轴线上四点位移时间曲线;鸟撞击过程的仿真结果表明,SPH鸟体模型能有效模拟撞击时鸟体溅射成碎片的情形;建立了鸟撞击作用下风挡破坏判据,对风挡在试验条件下是否破坏进行了模拟计算。计算结果和试验结果吻合较好,表明本文建立的鸟撞飞机风挡数值模型是有效的。
关键词: 固体力学, 鸟撞, PAM-CRASH, 风挡, SPH
基于应变能法的单搭接螺栓剪切模型
寇剑锋, 徐绯, 冯威
2017, 37(1): 10-14. doi: 10.11883/1001-1455(2017)01-0001-09
为了简化复杂结构在冲击数值分析中的大量螺栓连接,可用等效的载荷位移模型代替复杂的螺栓连接关系,本文中针对单搭接螺栓连接在剪切载荷下建立了连接本构关系。首先通过对有预紧力的单搭接螺栓进行实验和精细有限元模拟,揭示了螺栓剪切载荷位移曲线的特征并针对不同特征阶段进行了相应的物理机理分析。在此基础上对于载荷位移曲线的界面黏结、部分滑移、整体滑移阶段提出了连接本构模型的基本形式和各阶段的参数估算方法。在部分滑移阶段考虑了4个方面的刚度贡献,其中部件对螺栓的支撑刚度是三维非轴对称变形问题,理论求解非常困难,本文中通过应力分布研究,采用应变能法解决了螺栓的支撑刚度的估算问题。提出的单搭接螺栓剪切模型物理含义明确,参数估算简单,准确度高。
关键词: 固体力学, 剪切刚度, 本构模型, 螺栓连接, 应变能
一种考虑界面不连续的改进的有限粒子法
王璐, 杨扬, 徐绯
2019, 39(2): 024202. doi: 10.11883/bzycj-2017-0390
有限粒子法(finite particle method,FPM)作为SPH(smoothed particle hydrodynamics)方法的重要改进,有效提高了边界区域粒子的近似精度,但是当FPM处理多物理场时,在不连续界面附近的计算精度会大大降低,并且FPM必须满足的矩阵非奇异性也提高了对界面处理的要求。本文中基于DSPH(discontinuous SPH)方法,提出了一种考虑界面不连续的改进FPM—DSFPM(discontinuous special FPM)法,旨在改善FPM在界面不连续处的计算精度,从而进一步提高其计算效率和稳定性。首先,分析了DSFPM的核近似精度。其次,根据不同的工程问题,给出DSFPM处理小变形和大变形问题的算法流程。利用DSFPM、DSPH和FPM等3种方法对弹性铝块小变形碰撞冲击算例进行了模拟,通过对比分析铝块的速度和应力以及计算时间验证了DSFPM算法在非连续界面处计算精度和计算效率的优势。最后,通过结合DSFPM和DFPM(discontinuous FPM)实现了对于大变形问题的模拟。
关键词: FPM, 界面, DSFPM, 计算精度, 计算效率