• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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三维自适应FE-SPH耦合算法在多层间隔金属靶侵彻问题中的应用

胡德安 孙占华 朱婷

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引用本文: 胡德安, 孙占华, 朱婷. 三维自适应FE-SPH耦合算法在多层间隔金属靶侵彻问题中的应用[J]. 爆炸与冲击, 2015, 35(3): 416-422. doi: 10.11883/1001-1455-(2015)03-0416-07
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Citation: Hu De-an, Sun Zhan-hua, Zhu Ting. Application of 3D FE-SPH adaptive coupling algorithm to penetration analysis of spaced multi-layered metallic targets[J]. Explosion And Shock Waves, 2015, 35(3): 416-422. doi: 10.11883/1001-1455-(2015)03-0416-07

三维自适应FE-SPH耦合算法在多层间隔金属靶侵彻问题中的应用

doi: 10.11883/1001-1455-(2015)03-0416-07
基金项目: 国家自然科学基金项目(10902038)
详细信息
    作者简介:

    胡德安(1977—), 男, 博士, 教授, 博士生导师, hudean@163.com

  • 中图分类号: O383.3

Application of 3D FE-SPH adaptive coupling algorithm to penetration analysis of spaced multi-layered metallic targets

  • 摘要: 鉴于有限元算法不能有效地模拟侵彻过程所产生的金属碎片, 本文中基于三维自适应FE-SPH耦合算法的基本理论, 自主开发了模拟多层间隔金属靶侵彻问题的三维FE-SPH耦合计算程序。该程序采用四面体单元对多层间隔金属靶侵彻模型进行初始离散, 计算过程中, 当四面体单元等效塑性应变超过某一设定值时, 单元自动转化为SPH粒子, 并引入有限单元-粒子接触算法和耦合算法, 实现大变形和破碎区域采用SPH方法计算, 克服有限元法单元畸变存在的问题。多层间隔靶侵彻算例分析表明, 三维FE-SPH耦合计算程序采用等效塑性应变作为转化判据计算结果较稳定, 并且能够有效地再现侵彻过程中所产生的碎片, 能够模拟侵彻碎片对后层靶的毁伤效应。
  • 图  1  FE-SPH自适应耦合算法计算流程

    Figure  1.  The flow chat of adaptive FE-SPH coupling method

    图  2  数值模型

    Figure  2.  Numerical model

    图  3  实验用弹靶尺寸

    Figure  3.  Geometries of the targets and projectile

    图  4  FE-SPH耦合算法计算结果

    Figure  4.  Computional result by using FE-SPH method

    图  5  计算得到的子弹速度时程曲线

    Figure  5.  Histories of the projectile velocities by simulation

    图  6  2层间隔金属靶斜侵彻示意图

    Figure  6.  Sketch of two-layered metallic targets under oblique penetration

    图  7  第1层靶侵彻破坏图像

    Figure  7.  Results of experiment and simulation in the first target

    图  8  第2层靶侵彻破坏图像

    Figure  8.  Results of experiment and simulation in the second target

    表  1  实验数据[6]与计算结果比较

    Table  1.   Comparison between experimental and simulation results

    v/(m·s-1) v/(m·s-1) FEM δ/% FE-SPH δ/%
    No. 工况2 工况3 工况4 工况6 工况8 工况9
    v0 1267.0 1269.0 1308.0 1341.0 1286.0 1280.0 1291.8 1300.0 -0.63 1300.0 -0.63
    v1 1092.0 1150.0 954.0 1088.0 1196.0 1080.0 1093.3 1065.2 2.57 1119.1 -2.36
    v2 968.0 - - 822.0 961.0 878.0 907.3 861.4 5.06 917.2 -1.09
    v3 - - - - 750.0 - 750.0 651.1 13.19 741.1 1.15
    v4 - - - - - 551.0 551.0 457.3 17.01 571.5 -3.72
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-03-06
  • 修回日期:  2014-05-19
  • 刊出日期:  2015-05-25

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