应力波数值计算中的SPH方法

孙晓旺 章杰 王肖钧 李永池 赵凯

孙晓旺, 章杰, 王肖钧, 李永池, 赵凯. 应力波数值计算中的SPH方法[J]. 爆炸与冲击, 2017, 37(1): 21-26. doi: 10.11883/1001-1455(2017)01-0010-05
引用本文: 孙晓旺, 章杰, 王肖钧, 李永池, 赵凯. 应力波数值计算中的SPH方法[J]. 爆炸与冲击, 2017, 37(1): 21-26. doi: 10.11883/1001-1455(2017)01-0010-05
Sun Xiaowang, Zhang Jie, Wang Xiaojun, Li Yongchi, Zhao Kai. Application of SPH in stress wave simulation[J]. Explosion And Shock Waves, 2017, 37(1): 21-26. doi: 10.11883/1001-1455(2017)01-0010-05
Citation: Sun Xiaowang, Zhang Jie, Wang Xiaojun, Li Yongchi, Zhao Kai. Application of SPH in stress wave simulation[J]. Explosion And Shock Waves, 2017, 37(1): 21-26. doi: 10.11883/1001-1455(2017)01-0010-05

应力波数值计算中的SPH方法

doi: 10.11883/1001-1455(2017)01-0010-05
基金项目: 

国家自然科学基金项目 11402266

国家自然科学基金项目 11202206

国家自然科学基金项目 11472008

爆炸科学与技术国家重点实验室开放基金项目 KFJJ13-9M

爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室开放基金项目 DPMEIKF201401

详细信息
    作者简介:

    孙晓旺(1987—),男,博士研究生,xiaowang@mail.ustc.edu.cn

  • 中图分类号: O383

Application of SPH in stress wave simulation

  • 摘要: 对一维波动方程的SPH(smoothed particle hydrodynamics)格式和有限差分格式进行比较,并采用SPH法模拟了一维应力/应变波, 获得1个可衡量SPH法模拟应力波准确性的重要指标。结果表明,SPH法模拟应力波传播中采用的光滑长度必须不小于粒子间距;采用B-样条核函数和高斯型核函数能够获得良好的应力波图像,而二次型核函数不能,因此二次型核函数不适用于冲击动力学的数值计算。
  • 图  1  不同γ值下一维应力波在15 μs时的波形

    Figure  1.  Waveforms of one dimensional stress wave at 15 μs under different γ

    图  2  不同γ值下一维应变波在15 μs时的波形

    Figure  2.  Waveforms of one dimensional strain wave at 15 μs under different γ

    表  1  采用B-样条核函数在不同γ值下获得的一维应力波/应变波波速

    Table  1.   One dimensional stress/strain wave velocity obtained by B-spline kernel function using different γ

    γ α c/c0
    应力波 弹性应变波 塑性应变波
    0.6 0.309 0.332 0.324 0.367
    0.7 0.666 0.674 0.670 0.690
    0.8 0.879 0.881 0.878 0.888
    0.9 0.976 0.978 0.976 0.978
    1.0 1.000 1.000 1.000 1.000
    1.1 1.011 1.009 1.009 1.001
    1.2 1.022 1.015 1.020 1.002
    1.3 1.022 1.021 1.021 1.020
    1.4 1.010 1.008 1.007 1.005
    1.5 0.988 0.985 0.985 0.984
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    表  2  采用高斯型核函数在不同γ值下获得的一维应力波/应变波波速

    Table  2.   One dimensional stress/strain wave velocity obtained by Gaussian kernel function using different γ

    γ α c/c0
    应力波 弹性应变波 塑性应变波
    0.4 0.068 0.075 0.080 0.081
    0.5 0.330 0.339 0.337 0.341
    0.6 0.650 0.656 0.654 0.653
    0.7 0.862 0.867 0.866 0.870
    0.8 0.958 0.962 0.961 0.960
    0.9 0.990 1.000 1.000 1.000
    1.0 0.996 1.001 1.001 1.001
    1.1 1.000 1.001 1.001 1.001
    1.2 1.000 1.001 1.001 1.001
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    表  3  采用二次型核函数在不同γ值下获得的一维应力波/应变波波速

    Table  3.   One dimensional stress/strain wave velocity obtained by quadratic kernel function using different γ

    γ α c/c0
    应力波 弹性应变波 塑性应变波
    0.6 0.694 0.700 0.701 0.710
    0.7 0.875 0.878 0.878 0.880
    0.8 0.879 0.882 0.882 0.880
    0.9 0.823 0.825 0.826 0.823
    1.0 0.750 0.756 0.756 0.757
    1.1 0.902 0.903 0.904 0.902
    1.2 0.955 0.955 0.956 0.956
    1.3 0.956 0.956 0.956 0.956
    1.4 0.929 0.929 0.930 0.930
    1.5 0.889 0.891 0.891 0.890
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-06-16
  • 修回日期:  2015-08-24
  • 刊出日期:  2017-01-25

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