计算域可变的CEL方法

付峥 刘军 冯其京 王政 张树道

付峥, 刘军, 冯其京, 王政, 张树道. 计算域可变的CEL方法[J]. 爆炸与冲击, 2017, 37(3): 528-535. doi: 10.11883/1001-1455(2017)03-0528-08
引用本文: 付峥, 刘军, 冯其京, 王政, 张树道. 计算域可变的CEL方法[J]. 爆炸与冲击, 2017, 37(3): 528-535. doi: 10.11883/1001-1455(2017)03-0528-08
Fu Zheng, Liu Jun, Feng Qijing, Wang Zheng, Zhang Shudao. A CEL method with changeable computational domain[J]. Explosion And Shock Waves, 2017, 37(3): 528-535. doi: 10.11883/1001-1455(2017)03-0528-08
Citation: Fu Zheng, Liu Jun, Feng Qijing, Wang Zheng, Zhang Shudao. A CEL method with changeable computational domain[J]. Explosion And Shock Waves, 2017, 37(3): 528-535. doi: 10.11883/1001-1455(2017)03-0528-08

计算域可变的CEL方法

doi: 10.11883/1001-1455(2017)03-0528-08
基金项目: 

国家自然科学基金项目 11472060

国家自然科学基金项目 11371069

中国工程物理研究院科学技术发展基金项目 2014B0201030

详细信息
    作者简介:

    付峥(1984-),男,助理研究员,fu_zheng@iapcm.ac.cn

  • 中图分类号: O384

A CEL method with changeable computational domain

  • 摘要: 为了更好地兼顾拉氏方法和欧拉方法各自的特长,提出一种可将拉氏介质映射到欧拉计算域的耦合欧拉-拉格朗日(CEL)方法。通过这种映射,将欧拉-拉格朗日重叠区域的接触面协调问题转换为欧拉区域内的多介质计算问题,简化了CEL方法的构造过程。通过与侵彻实验和结构对爆炸冲击波响应实验的比较,验证了新算法,计算结果与实验数据符合较好。
  • 图  1  高速侵彻实验回收的弹体[10]

    Figure  1.  Recovered bullets in experiments of high velocity impact[10]

    图  2  过盈单元

    Figure  2.  Overfilled cell

    图  3  拉氏介质边界上的压力、偏应力和应力

    Figure  3.  Pressure, deviatoric stress and stress on the boundary of the Lagrangian material

    图  4  初始时刻网格示意图

    Figure  4.  Initial grid

    图  5  弹体与靶板的变形情况对比

    Figure  5.  Distortion of the bullet and the target

    图  6  实验装置[13]

    Figure  6.  Experimental setup[13]

    图  7  初始时刻圆盘附近的网格

    Figure  7.  Initial grid around the plate

    表  1  各工况弹体残余速度

    Table  1.   Residual velocity of the bullet

    工况 入射速度/(m·s-1) 剩余速度/(m·s-1) 相对误差/%
    实验 计算
    1 341 164 173.5 5.79
    2 396 266 270 1.50
    3 508 415 422 1.69
    4 730 665 674 1.35
    5 863 802 815 1.62
    下载: 导出CSV

    表  2  各工况实验与数值模拟得到的圆盘最大位移

    Table  2.   Experimental and numerical maximal displacement of plates

    工况 d/cm D/cm W/kg R/cm δ/d
    Exp.[13] LS-DYNA[13] CEL
    1 1 50 1.094 10 4.85 4.98 4.93
    2 2 100 8.752 20 5.35 5.15 5.49
    3 1 50 1.094 6.5 7.45 7.72 7.67
    4 2 100 8.752 13 8.25 8.15 8.29
    下载: 导出CSV
  • [1] 高凌天, 刘凯欣, 刘颖.无网格方法在冲击动力学中的应用[C]//第三届全国计算爆炸力学会议.青岛, 2006.
    [2] 王瑞利.一种物理量重映方法的研究[J].数值计算与计算机应用, 2002, 23(4):296-302. doi: 10.3969/j.issn.1000-3266.2002.04.008

    Wang Ruili.An research in remapping techniques[J].Numerical Computation and Computer Application, 2002, 23(4):296-302. doi: 10.3969/j.issn.1000-3266.2002.04.008
    [3] Noh W F.CEL:A time-dependent two-space-dimensional coupled eulerian-lagrangian code[J].Methods in Computational Physics, 1964, 3:117-179. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/yc200609012
    [4] Olovsson L.On the arbitrary Lagrangian-Eulerian finite element method[D].Linköping, Sweden: Linköpings University, 2000.
    [5] Hallquist J O.LS-DYNA theoretical manual[M].Livermore, CA:Livermore Software Technology Corporation, 1998:1-5.
    [6] Fedkiw R P.Coupling an Eulerian fluid calculation to a Lagrangian solid calculation with the ghost fluid method[J].Journal of Computational Physics, 2002, 175(1):200-224. doi: 10.1006/jcph.2001.6935
    [7] Arienti M, Hung P.A level set approach to Eulerian-Lagrangian coupling[J].Journal of Computational Physics, 2003, 185(1):213-251. doi: 10.1016/S0021-9991(02)00055-4
    [8] Brown K H, Burns S P, Christon M A.Coupled Eulerian-Lagrangian methods for earth penetrating weapon applications: SAND2002-1014[R].Office of Scientific and Technical Information Technical Reports, 2002.
    [9] 宁建国, 王猛.关于计算爆炸力学的进展与现状[J].力学与实践, 2012, 34(1):10-19. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK201200131663

    Ning Jianguo, Wang Meng.Review on computational explosion mechanics[J].Mechanics in Engineering, 2012, 34(1):10-19. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK201200131663
    [10] 何翔, 徐翔云, 孙桂娟, 等.弹体高速侵彻混凝土的效应实验[J].爆炸与冲击, 2010, 30(1):1-6. http://www.bzycj.cn/CN/abstract/abstract8811.shtml

    He Xiang, Xu Xiangyun, Sun Guijuan, et al.Experimental investigation on projectiles'high-velocity penetration into concrete targets[J].Explosion and Shock Waves, 2010, 30(1):1-6. http://www.bzycj.cn/CN/abstract/abstract8811.shtml
    [11] 刘军, 何长江, 梁仙红.三维弹塑性流体力学自适应欧拉方法研究[J].高压物理学报, 2008, 22(1):72-78. doi: 10.3969/j.issn.1000-5773.2008.01.016

    Liu Jun, He Changjiang, Liang Xianhong.An Eulerian adaptive mesh refinement method for three dimensional elastic-plastic hydrodynamic simulations[J].Chinese Journal of High Pressure Physics, 2008, 22(1):72-78. doi: 10.3969/j.issn.1000-5773.2008.01.016
    [12] Piekutowski A J, Forrestal M J, Poormon K L, et al.Perforation of aluminum plates with ogive-nose steel rods at normal and oblique impacts[J].International Journal of Impact Engineering, 1996, 18(7/8):877-887. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=416180fc47231590075ba96a78c39250
    [13] Neubergera A, Peles S, Rittel D.Scaling the response of circular plates subjected to large and close-range spherical explosions.Part Ⅰ:Air-blast loading[J].International Journal of Impact Engineering, 2007, 34(5):859-873. doi: 10.1016/j.ijimpeng.2006.04.001
  • 加载中
图(7) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  4791
  • HTML全文浏览量:  1562
  • PDF下载量:  342
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-07-03
  • 修回日期:  2015-10-23
  • 刊出日期:  2017-05-25

目录

    /

    返回文章
    返回