一种新型SPH-FEM 耦合算法及其在冲击动力学问题中的应用

张志春; 强洪夫; 高巍然

doi:10.11883/1001-1455(2011)03-0243-07

一种新型SPH-FEM 耦合算法及其在冲击动力学问题中的应用

doi: 10.11883/1001-1455(2011)03-0243-07

基金项目:

国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(61338)

教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET-4138C2XB)

第二炮兵工程学院创新性探索研究项目(KX2008172)

详细信息

通讯作者:
强洪夫

计量
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出版历程
- 刊出日期: 2011-05-25

AnewcoupledSPH-FEMalgorithmand itsapplicationtoimpactdynamics

Funds:

NationalBasicResearchProgramofChina(973Program)(61338)

ProgramforNewCenturyExcellentTalentsinUniversity(NCET-4138C2XB)

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Corresponding author: QIANG Hong-fu

摘要

摘要: 为了充分发挥光滑粒子流体动力学方法(smoothedparticlehydrodynamics,SPH)在处理大变形和有限元(finiteelementmethod,FEM)问题时计算精度高的优势,提出了一种新型SPH-FEM 耦合算法。该耦合算法在大变形区域使用SPH 粒子离散,其余区域使用有限元离散。在耦合界面处将SPH 粒子固结在有限单元,在有限元节点设置背景粒子,通过背景粒子的方式将有限元节点纳入到SPH 临近搜索列表,消除了 SPH 边界效应,确保耦合界面物理量的连续性。使用该算法对圆柱形钢弹正冲击钢板发生冲塞破坏的过程进行了三维数值模拟,靶板参数的计算采用含损伤的Johnson-Cook模型和Grneisen状态方程,模拟结果与实验吻合较好。
- 固体力学 /
- SPH-FEM 耦合算法 /
- 背景粒子 /
- 冲击
Abstract: Thecouplingofsmoothedparticlehydrodynamics(SPH)withthefiniteelementmethod (FEM)ispresentedtomakefulluseofthesuperiorityofSPHindealingwithlargedeformationand thehighaccuracyofFEM.ThecoupledSPH-FEMalgorithmemploysSPHparticlesinthehigherdistortionregionsandfiniteelementsinthelowerdistortionregions. Inthecoupledinterface,SPHparticlesareattachedtofiniteelements. BackgroundparticlesareassignedinthepositionofFEnodes, andFEnodesareaddedtoSPHneighborlist.TheboundaryeffectofSPHisavoided,andthecontinuityoftheinterfaceisguaranteed. Theperforationofacylindricalsteelprojectileimpactingaplate targetissimulatedin3DusingthecoupledSPH-FEMalgorithm.TheJohnson-Cookmaterialmodel withdamageeffectandGrneisenequationofstateareemployedforthetarget,andthecomputedresultsshowgoodagreementwiththeexperimentaldata.
- solidmechanics /
- SPH-FEMcouplingalgorithm /
- backgroundparticle /
- impact