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基于SPH-FEM的落石冲击缓冲层-钢筋混凝土板动力响应研究 被引量:1
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作者 孙晓虎 李浩 +5 位作者 梅雪峰 李登峰 师郡 崔鹏 邵怡铭 李泽洲 《建筑结构》 北大核心 2025年第9期69-75,62,共8页
崩塌落石防治工程中,通常采用钢筋混凝土框架与砂(碎石土)土缓冲层共同组成抗落石冲击防护结构。针对有限元模拟冲击荷载下缓冲层超大变形存在无法收敛的问题,建立平滑粒子流-有限元法(SPH-FEM)耦合的数值计算模型。首先利用ABAQUS对整... 崩塌落石防治工程中,通常采用钢筋混凝土框架与砂(碎石土)土缓冲层共同组成抗落石冲击防护结构。针对有限元模拟冲击荷载下缓冲层超大变形存在无法收敛的问题,建立平滑粒子流-有限元法(SPH-FEM)耦合的数值计算模型。首先利用ABAQUS对整个模型建立标准拉格朗日有限元网格,然后利用Python脚本将土缓冲层有限元网格转换为SPH,最后进行求解计算,并与室外大型落石冲击试验结果进行对比。结果表明,数值模拟与实测的落石冲击力与钢筋混凝土板位移误差均在10%以内,证明了SPH-FEM耦合算法的合理性;在小于12m/s的冲击速度下,缓冲层能够吸收85%以上的冲击能量;落石峰值冲击力与冲击速度近似成线性关系,峰值冲击力模拟值与Hertz理论值基本一致;采用SPH-FEM耦合的数值模拟对于再现落石冲击砂土颗粒过程中的流动性比有限元更加客观真实。 展开更多
关键词 落石 缓冲层 钢筋混凝土板 冲击荷载 模型试验 sph-fem耦合算法
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含铀材料侵彻装甲板FEM/SPH耦合算法模拟研究
2
作者 陈佳辰 苏自强 +2 位作者 康晶 廉冰 王彦 《核电子学与探测技术》 北大核心 2025年第6期910-914,共5页
含铀材料侵彻装甲板的过程是一个大变形冲击动力学问题。含铀材料侵彻装甲板后不仅会对水源和土壤造成污染,还会对人体造成持久的伤害。因此,需要关注含铀材料侵彻装甲板后气溶胶的释放和沉降问题。本文基于LS-DYNA软件,使用FEM/SPH耦... 含铀材料侵彻装甲板的过程是一个大变形冲击动力学问题。含铀材料侵彻装甲板后不仅会对水源和土壤造成污染,还会对人体造成持久的伤害。因此,需要关注含铀材料侵彻装甲板后气溶胶的释放和沉降问题。本文基于LS-DYNA软件,使用FEM/SPH耦合算法对含铀材料侵彻装甲板的过程进行数值模拟,讨论了含铀材料与装甲板相互作用机制以及变形失效行为;对FEM/SPH耦合算法和FEM方法的模拟结果进行比较,分析两种方法在高速碰撞问题中的优缺点。结果表明,与FEM方法相比,FEM/SPH耦合算法能形象地模拟出高速侵彻过程中材料的破坏、飞溅等现象,此外,获取了含铀材料侵彻装甲板过程中的气溶胶转化率。 展开更多
关键词 LS-DYNA fem/sph耦合算法 fem方法
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基于SPH-DEM-FEM方法的高位滑坡冲击框架建筑群损毁机制研究
3
作者 樊晓一 邓鑫 +3 位作者 刘欢 夏贵平 宋嘉麒 杨居颐 《振动与冲击》 北大核心 2025年第15期235-248,288,共15页
高位滑坡对建筑集群的冲击破坏时常导致严重的人员伤亡,基于光滑粒子流体动力学-离散元法-有限元法(smoothed particle hydrodynamics-discrete element method-finite element method,SPH-DEM-FEM)耦合的数值模型,开展了高位滑坡对框... 高位滑坡对建筑集群的冲击破坏时常导致严重的人员伤亡,基于光滑粒子流体动力学-离散元法-有限元法(smoothed particle hydrodynamics-discrete element method-finite element method,SPH-DEM-FEM)耦合的数值模型,开展了高位滑坡对框架结构建筑群的冲击过程、建筑结构破坏机理、冲击力时程与框架柱关键点应力和弯矩等动力机制研究。研究结果表明:SPH-DEM-FEM耦合数值方法能够有效地模拟碎石土滑坡中土(SPH)石(DEM)混合物的抛射弹跳、爬高绕流冲击运动过程。考虑了常规建筑垂直、平行于滑坡流向的三排建筑组合布局,位于滑坡近端的纵向排列建筑表现为连续性倾倒破坏,横向排列的建筑则呈现整体倾倒破坏;因前排建筑群对滑坡冲击能量的耗散及滑坡自身摩擦耗能,位于滑坡后端建筑表现为引流面墙体和前排柱发生局部破坏,结构保持稳定,损毁程度依次为上游无建筑缓冲耗能的建筑>有横向排列的建筑>有纵向排列的建筑;纵向、横向排列的建筑冲击力衰减幅度分别31%、21%。横向框架建筑整体倾倒的损毁机制表现为框架柱的直接剪断或节点塑形铰链失效;纵向框架建筑连续性倾倒的损毁机制表现为前排框架柱的失效引起后排框架柱轴向压力和极限弯矩增加,持续冲击荷载超过其极限弯矩致使后排框架柱发生弯曲破坏,最终结构倾倒。系统能量在动能、内能和摩擦耗能间转化,其中摩擦耗能占65.5%,结构耗能占23.6%,动能快速下降与内能急剧增加是建筑破坏的关键特征。 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学-离散元法-有限元法-(sph-DEM-fem) 高位滑坡 框架结构建筑群 损毁机制 动力机制
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Abrasive Waterjet Machining Simulation by Coupling Smoothed Particle Hydrodynamics /Finite Element Method 被引量:10
4
作者 WANG Jianming GAO Na GONG Wenjun 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2010年第5期568-573,共6页
In dealing with abrasive waterjet machining(AWJM) simulation,most literatures apply finite element method(FEM) to build pure waterjet models or single abrasive particle erosion models.To overcome the mesh distorti... In dealing with abrasive waterjet machining(AWJM) simulation,most literatures apply finite element method(FEM) to build pure waterjet models or single abrasive particle erosion models.To overcome the mesh distortion caused by large deformation using FEM and to consider the effects of both water and abrasive,the smoothed particle hydrodynamics(SPH) coupled FEM modeling for AWJM simulation is presented,in which the abrasive waterjet is modeled by SPH particles and the target material is modeled by FEM.The two parts interact through contact algorithm.Utilizing this model,abrasive waterjet with high velocity penetrating the target materials is simulated and the mechanism of erosion is depicted.The relationships between the depth of penetration and jet parameters,including water pressure and traverse speed,etc,are analyzed based on the simulation.The simulation results agree well with the existed experimental data.The mixing multi-materials SPH particles,which contain abrasive and water,are adopted by means of the randomized algorithm and material model for the abrasive is presented.The study will not only provide a new powerful tool for the simulation of abrasive waterjet machining,but also be beneficial to understand its cutting mechanism and optimize the operating parameters. 展开更多
关键词 abrasive waterjet machining randomized algorithm coupling sph/fem abrasive material models
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Analysis of structural response under blast loads using the coupled SPH-FEM approach 被引量:12
5
作者 Jun-xiang XU Xi-la LIU 《Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)》 SCIE EI CAS CSCD 2008年第9期1184-1192,共9页
A numerical model using the coupled smoothed panicle hydrodynamics-finite element method (SPH-FEM) approach is presented for analysis of structures under blast loads. The analyses on two numerical cases, one for fre... A numerical model using the coupled smoothed panicle hydrodynamics-finite element method (SPH-FEM) approach is presented for analysis of structures under blast loads. The analyses on two numerical cases, one for free field explosive and the other for structural response under blast loads, are performed to model the whole processes from the propagation of the pressure wave to the response of structures. Based on the simulation, it is concluded that this model can be used for reasonably accurate explosive analysis of structures. The resulting information would be valuable for protecting structures under blast loads. 展开更多
关键词 Smoothed particle hydrodynamics sph Finite element method fem Reinforced concrete structure Explosion
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Composite rock-breaking of high-pressure CO_(2)jet&polycrystallinediamond-compact(PDC)cutter using a coupled SPH/FEM model 被引量:4
6
作者 Can Cai Pei Zhang +2 位作者 Daping Xu Xianpeng Yang Yingfang Zhou 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第5期1115-1124,共10页
CO_(2) drilling is a promising underbalance drilling technology with great advantages,such as lower cutting force,intense cooling and excellent lubrication.However,in the underbalance drilling,the mechanism of the cou... CO_(2) drilling is a promising underbalance drilling technology with great advantages,such as lower cutting force,intense cooling and excellent lubrication.However,in the underbalance drilling,the mechanism of the coupling CO_(2) jet and polycrystalline-diamond-compact(PDC)cutter are still unclear.Whereby,we established a coupled smoothed particle hydrodynamics/finite element method(SPH/FEM)model to simulate the composite rock-breaking of high-pressure CO_(2) jet&PDC cutter.Combined with the experimental research results,the mechanism of composite rock-breaking is studied from the perspectives of rock stress field,cutting force and jet field.The results show that the composite rock-breaking can effectively relieve the influence of vibration and shock on PDC cutter.Meanwhile,the high-pressure CO_(2) jet has a positive effect on carrying rock debris,which can effectively reduce the temperature rising and the thermal wear of the PDC cutter.In addition,the effects of CO_(2) jet parameters on composite rock-breaking were studied,such as jet impact velocity,nozzle diameter,jet injection angle and impact distance.The studies show that when the impact velocity of the CO_(2) jet is greater than 250 m/s,the CO_(2) jet could quickly break the rock.It is found that the optimal range of nozzle diameter is 1.5–2.5 mm,the best injection angle of CO_(2) jet is 60,the optimal impact distance is 10 times the nozzle diameter.The above studies could provide theoretical supports and technical guidance for composite rock-breaking,which is useful for the CO_(2) underbalance drilling and drill bit design. 展开更多
关键词 C0_(2)drilling High-pressure C0_(2)jet&PDC cutter Composite rock-breaking Experimental study sph/fem method
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SPH-FEM耦合法数值模拟在弹塑性力学中典型案例分析
7
作者 缪广红 陈龙 +2 位作者 卢小雨 董继蕾 吴建强 《安阳工学院学报》 2025年第4期58-64,共7页
为了提高弹塑性力学教学效果,将SPH-FEM耦合法数值模拟技术应用与弹塑性力学课程教学。首先通过数值模拟技术建立了爆炸焊接复合板的实体模型,并对材料的参数进行选取,然后计算了爆炸焊接复合板的焊接窗口,最后分析了爆炸焊接中速度、... 为了提高弹塑性力学教学效果,将SPH-FEM耦合法数值模拟技术应用与弹塑性力学课程教学。首先通过数值模拟技术建立了爆炸焊接复合板的实体模型,并对材料的参数进行选取,然后计算了爆炸焊接复合板的焊接窗口,最后分析了爆炸焊接中速度、位移、压力等分布情况并对其碰撞角进行了测量。通过数值模拟技术得到的速度、位移、压力、碰撞角与实际理论基本吻合,在弹塑性力学教学中适当地运用SPH-FEM耦合数值模拟技术,可以使复杂的弹塑性力学教学变得更加直观、生动,可以极大提高学生们学习的积极性,增强学生们对弹塑性力学学习的兴趣。 展开更多
关键词 sph-fem耦合算法 爆炸焊接 炸药层厚度 课程教学
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基于LS-DYNA的SPH-FEM火箭橇垂直水戽斗流固耦合仿真研究
8
作者 张宁 董龙雷 +2 位作者 吕水燕 刘洋 付良 《装备环境工程》 2025年第11期1-9,共9页
目的更准确地得出火箭橇垂直水戽斗在超音速条件下,对不同水层的完整刹车过程的力学响应特性。方法采用HyperMesh划分高质量的有限元网格,基于LS-DYNA,采用FEM模拟垂直水戽斗的有限元模型,采用无网格的SPH粒子模拟长柱形水域粒子在刹车... 目的更准确地得出火箭橇垂直水戽斗在超音速条件下,对不同水层的完整刹车过程的力学响应特性。方法采用HyperMesh划分高质量的有限元网格,基于LS-DYNA,采用FEM模拟垂直水戽斗的有限元模型,采用无网格的SPH粒子模拟长柱形水域粒子在刹车时的飞散过程,对火箭橇垂直水戽斗与水层之间的交互行为进行数值模拟仿真,得出垂直水戽斗在运动过程中的最大应力点,以及应力变化的全过程时域响应和不同工况下戽斗刹车力的理论-仿真误差特性,并结合火箭橇垂直水戽斗刹车试验数据结果,验证不同工况下戽斗刹车力的仿实误差特性的结果。结果通过数据分析可以发现,仿真结果的平均误差和最大误差分别为6%和10%。结论结合理论推导、模拟仿真与试验测试,验证了基于LS-DYNA的SPH-FEM流固耦合的数值模拟方法能有效预测火箭橇垂直水戽斗完整刹车过程中的力学响应。 展开更多
关键词 火箭橇 水戽斗 LS-DYNA sph-fem方法 流固耦合 动态响应
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FEM COUPLING FIELD ITERATION AND ITS CONVERGENCE FOR A GMM ACTURATOR 被引量:2
9
作者 CaoZhiton CaiJiongjiong ChenHongping HeGuoguang 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2005年第1期79-82,共4页
The coupling iteration (CI) of the finite element method(FEM) is used to simulate the magnetic and mechanical characteristics for a GMM actuator. The convergent ability under different prestress and different load typ... The coupling iteration (CI) of the finite element method(FEM) is used to simulate the magnetic and mechanical characteristics for a GMM actuator. The convergent ability under different prestress and different load types is investigated. Then the calculated deformations are compared with the experimental values. The results convince that the CI of FEM is suitable for the simulation of energy coupling and transformation mechanism of the GMM. At last, the output deformation properties are studied under different input currents, showing that there is a good compromise between good linearity and large strain under the prestress 6 MPa. 展开更多
关键词 Giant magnetostrictive materials(GMM) Energy coupling and transformation coupling iteration (CI) Finite element method (fem) Actuator
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MPS-FEM Coupled Method for Study of Wave-Structure Interaction 被引量:4
10
作者 Guanyu Zhang Xiang Chen Decheng Wan 《Journal of Marine Science and Application》 CSCD 2019年第4期387-399,共13页
Nowadays,an increasing number of ships and marine structures are manufactured and inevitably operated in rough sea.As a result,some phenomena related to the violent fluid-elastic structure interactions(e.g.,hydrodynam... Nowadays,an increasing number of ships and marine structures are manufactured and inevitably operated in rough sea.As a result,some phenomena related to the violent fluid-elastic structure interactions(e.g.,hydrodynamic slamming on marine vessels,tsunami impact on onshore structures,and sloshing in liquid containers)have aroused huge challenges to ocean engineering fields.In this paper,the moving particle semi-implicit(MPS)method and finite element method(FEM)coupled method is proposed for use in numerical investigations of the interaction between a regular wave and a horizontal suspended structure.The fluid domain calculated by the MPS method is dispersed into fluid particles,and the structure domain solved by the FEM method is dispersed into beam elements.The generation of the 2D regular wave is firstly conducted,and convergence verification is performed to determine appropriate particle spacing for the simulation.Next,the regular wave interacting with a rigid structure is initially performed and verified through the comparison with the laboratory experiments.By verification,the MPS-FEM coupled method can be applied to fluid-structure interaction(FSI)problems with waves.On this basis,taking the flexibility of structure into consideration,the elastic dynamic response of the structure subjected to the wave slamming is investigated,including the evolutions of the free surface,the variation of the wave impact pressures,the velocity distribution,and the structural deformation response.By comparison with the rigid case,the effects of the structural flexibility on wave-elastic structure interaction can be obtained. 展开更多
关键词 MPS-fem coupled method Fluid-structure interaction(FSI) Regular wave Wave impact pressure Structure deformation response
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基于FEM-SPH耦合算法的子弹侵彻复合装甲数值模拟
11
作者 李福强 史彦飞 +2 位作者 黄敬如 刘润华 赵亮 《兵工自动化》 北大核心 2025年第2期74-78,共5页
为研究7.62 mm穿甲子弹对陶瓷/芳纶/超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight polyethylene,PE-UHMW)复合装甲的毁伤效应,对子弹侵彻复合装甲问题进行模拟研究。通过分析毁伤效应中陶瓷锥的形成、裂纹扩展和破碎飞溅过程,分析弹... 为研究7.62 mm穿甲子弹对陶瓷/芳纶/超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight polyethylene,PE-UHMW)复合装甲的毁伤效应,对子弹侵彻复合装甲问题进行模拟研究。通过分析毁伤效应中陶瓷锥的形成、裂纹扩展和破碎飞溅过程,分析弹体对芳纶和PE-UHMW的破坏模式,并研究不同的弹速对复合装甲毁伤效能的影响规律。结果表明:FEM-SPH耦合算法可很好地模拟弹体侵彻陶瓷/芳纶/PE-UHMW复合装甲的过程;在弹速小于弹道极限时,复合装甲吸能和背板最大变形值都随着弹速的增大而增大;当弹速大于弹道极限时,复合装甲吸能增加的速率开始下降。 展开更多
关键词 陶瓷/芳纶/超高分子量聚乙烯 复合装甲 fem-sph耦合算法 陶瓷锥 毁伤效能
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THE COUPLING METHOD FOR TORSION PROBLEM OF THE SQUARE CROSS-SECTION BAR WITH CRACKS
12
作者 赵慧明 董正筑 曹璎珞 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI 2000年第11期1308-1313,共6页
By coupling natural boundary element method (NBEM) with FEM based on domain decomposition, the torsion problem of the square cross-sections bar with cracks have been studied, the stresses of the nodes of the cross-sec... By coupling natural boundary element method (NBEM) with FEM based on domain decomposition, the torsion problem of the square cross-sections bar with cracks have been studied, the stresses of the nodes of the cross-sections and the stress intensity factors have been calculated, and some distribution pictures of the stresses have been drawn. During computing, the effect of the relaxed factors to the convergence speed of the iterative method has been discussed. The results of the computation have confirmed the advantages of the NBEM and its coupling with the FEM. 展开更多
关键词 natural boundary element method (NBEM) finite element method (fem) couplE torsion?
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基于SPH-FEM耦合算法的磨料水射流破岩数值模拟 被引量:51
13
作者 林晓东 卢义玉 +2 位作者 汤积仁 敖翔 张磊 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第18期170-176,共7页
磨料水射流破岩是一个涉及诸多因素的非线性冲击动力学问题。针对磨料水射流破岩过程的复杂性以及有限元分析法在处理超大变形问题时存在的网格畸变问题,基于光滑粒子(SPH)耦合有限元(FEM)的方法模拟了磨料水射流破岩过程,并结合模拟结... 磨料水射流破岩是一个涉及诸多因素的非线性冲击动力学问题。针对磨料水射流破岩过程的复杂性以及有限元分析法在处理超大变形问题时存在的网格畸变问题,基于光滑粒子(SPH)耦合有限元(FEM)的方法模拟了磨料水射流破岩过程,并结合模拟结果分析了在磨料浓度30%不同速度磨料水射流作用下岩石的损伤范围。其中磨料水射流采用SPH算法模拟,并通过修改关键字文件实现水与磨料两种不同组分,岩石采用H-J-C累计损伤模型。研究表明:岩石冲蚀坑首先成漏斗状,随着冲蚀坑不断加深,最终形成"V"形剖面和圆形截面组成的"子弹"体;损伤值由冲蚀坑沿径向方向向外急剧减少,岩石的损伤半径与冲蚀坑半径随着射流速度减小而减小,两者之比在1.8-2.2之间。计算结果与相关文献基本吻合,为研究磨料水射流破岩提供一种研究的方法。 展开更多
关键词 磨料水射流 破岩 sph-fem耦合 损伤
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基于SPH-FEM耦合算法的埋地输气管道近场爆炸冲击动力响应 被引量:19
14
作者 梁博 蒋宏业 +2 位作者 徐涛龙 姚安林 文霞 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期1326-1334,共9页
利用ANSYS/LS-DYNA和LS-PREPOST前后处理模块,建立基于光滑粒子流体力学-有限单元法(SPH-FEM)耦合的土中爆炸模型。结果表明,土中爆炸波峰值压力随比例爆距的衰减规律与经验曲线基本一致,且瞬时爆腔尺寸也和相关经验描述吻合较好,从而... 利用ANSYS/LS-DYNA和LS-PREPOST前后处理模块,建立基于光滑粒子流体力学-有限单元法(SPH-FEM)耦合的土中爆炸模型。结果表明,土中爆炸波峰值压力随比例爆距的衰减规律与经验曲线基本一致,且瞬时爆腔尺寸也和相关经验描述吻合较好,从而验证了方法的可行性与准确性。针对X80大口径高压输气管线在土中近场爆炸的冲击响应过程,建立管-土-炸药耦合模型,分析起爆后不同时刻爆腔形状的演变过程(从球状到椭球状),得到不同时刻管体扰动(变形与受力)与土壤介质压缩形态的内在联系,详细描述管体迎爆面、背爆面测点的位移及应力特征,并反映最大冲击应力的截面分布情况及其在不同时刻的出现位置,最后,基于应变极限判断受冲击管道的失效情况。研究采用的耦合算法可为管道防爆研究提供新思路,对爆炸灾害下管体及周边结构的风险评估提供基于模拟分析的定量依据。 展开更多
关键词 sph-fem耦合算法 输气管道 土中爆炸 动力学响应 数值模拟
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SPH-FEM耦合方法在弹丸膛内运动中的应用 被引量:12
15
作者 孙玉杰 崔青春 +2 位作者 丁宏民 徐坚 郭俊行 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第8期166-172,187,共8页
大口径火炮弹丸膛内运动是个高度非线性冲击动力学过程,采用有限元(FEM)与光滑粒子(SPH)耦合方法,结合SPH方法处理大变形能力和FEM计算效率高的互补优势,对大变形的弹带采用光滑粒子离散,发射系统的其它结构采用有限元模拟,综合考虑弹... 大口径火炮弹丸膛内运动是个高度非线性冲击动力学过程,采用有限元(FEM)与光滑粒子(SPH)耦合方法,结合SPH方法处理大变形能力和FEM计算效率高的互补优势,对大变形的弹带采用光滑粒子离散,发射系统的其它结构采用有限元模拟,综合考虑弹带材料的动态力学性能及损伤行为,弹带与身管内膛摩擦界面特性及火药燃气的波尔登效应,建立了较为全面的火炮发射动力学模型,成功模拟出弹丸挤进过程和随后直膛运动。通过与任意的拉格朗日-欧拉自适应网格(ALE)仿真结果相比验证了该方法的优越性,通过对比仿真结果与试验数据验证了其有效性,获得了弹丸膛内运动过程中弹带温度、炮口振动和弹丸运动姿态的变化规律,为火炮弹炮匹配设计及精度设计提供了参考。 展开更多
关键词 膛内运动 sph-fem耦合方法 弹炮耦合 波尔登效应 炮口振动 运动姿态
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一种新型SPH-FEM耦合算法及其在冲击动力学问题中的应用 被引量:34
16
作者 张志春 强洪夫 高巍然 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期243-249,共7页
为了充分发挥光滑粒子流体动力学方法(smoothed particle hydrodynamics,SPH)在处理大变形和有限元(finite element method,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... 为了充分发挥光滑粒子流体动力学方法(smoothed particle hydrodynamics,SPH)在处理大变形和有限元(finite element method,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Grüneisen状态方程,模拟结果与实验吻合较好。 展开更多
关键词 固体力学 sph-fem耦合算法 背景粒子 冲击
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一种自适应轴对称FEM-SPH耦合算法及其在高速冲击模拟中的应用 被引量:10
17
作者 肖毅华 胡德安 +1 位作者 韩旭 杨刚 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期384-392,共9页
为了准确、高效地模拟高速冲击问题,提出了一种自适应轴对称有限元(FEM)-光滑粒子流体动力学(SPH)耦合算法。该算法在初始时刻全部采用FEM计算,在动态变形过程中自动将畸变单元转化为粒子,采用SPH计算。该算法采用一种新的耦合算法实现... 为了准确、高效地模拟高速冲击问题,提出了一种自适应轴对称有限元(FEM)-光滑粒子流体动力学(SPH)耦合算法。该算法在初始时刻全部采用FEM计算,在动态变形过程中自动将畸变单元转化为粒子,采用SPH计算。该算法采用一种新的耦合算法实现单元与粒子间的高精度耦合,并应用最小内角转化准则和单元分组转化方式实现单元向粒子的自动转化。计算了几个典型的高速冲击问题:首先,通过计算应力波传播测试了新的单元-粒子耦合算法的精度;然后,通过计算泰勒杆问题验证了自适应耦合算法及相应程序的正确性;最后,计算了弹体侵彻铝板和混凝土板。结果表明:自适应耦合算法计算精度好且效率高,适合模拟高速冲击问题。 展开更多
关键词 固体力学 自适应耦合 有限元法 高速冲击 光滑粒子流体动力学
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基于SPH-FEM耦合法的土体爆炸效应数值研究 被引量:18
18
作者 王维国 陈育民 +1 位作者 刘汉龙 张智超 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期2104-2110,共7页
岩土体爆炸破坏问题是岩土工程领域的研究热点,为开展小当量集团装药在不同埋置深度时的土中爆炸效应分析研究,在LS-DYNA框架内建立基于光滑粒子流体动力学-有限元耦合方法(SPH-FEM)的砂土地基爆炸效应分析模型。计算结果表明:浅埋装药... 岩土体爆炸破坏问题是岩土工程领域的研究热点,为开展小当量集团装药在不同埋置深度时的土中爆炸效应分析研究,在LS-DYNA框架内建立基于光滑粒子流体动力学-有限元耦合方法(SPH-FEM)的砂土地基爆炸效应分析模型。计算结果表明:浅埋装药时最大爆坑深度到达时刻远在最大爆坑直径之前,地基表层砂土体剪切流场对爆坑直径的发展具有决定性作用;随着药包埋置深度的增加存在一个临界爆坑直径,爆坑直径近似认为只与药包当量和埋置深度相关,经简化与经验假定之后得到的爆坑直径与埋药深度之比与比例距离近似呈直线关系;砂土中爆炸波在近区表现为强间断的冲击波形式,压缩作用是造成近区砂土大变形流动的主要因素,而在爆炸远区则转变为连续的应力波形式;土中爆炸波峰值压力随比例爆距的衰减规律与经验曲线基本一致。研究结果可以为地基工程的抗爆设计及加固提供参考。 展开更多
关键词 sph-fem耦合法 爆炸效应 埋置深度 临界爆坑直径 峰值压力
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基于FEM-SPH耦合方法的AISI4340钢超精密切削过程仿真 被引量:6
19
作者 郭晓光 魏延军 +2 位作者 张小冀 金洙吉 郭东明 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期526-531,共6页
数值模拟是研究金属切削的重要手段,但有限元方法(FEM)由于依赖网格而存在一定的局限性,不适宜处理大变形问题.光滑粒子动力学(SPH)是一种无网格法,可以避免网格畸变,解决切削过程中材料大变形问题.结合两种方法的各自优点,建立了AISI4... 数值模拟是研究金属切削的重要手段,但有限元方法(FEM)由于依赖网格而存在一定的局限性,不适宜处理大变形问题.光滑粒子动力学(SPH)是一种无网格法,可以避免网格畸变,解决切削过程中材料大变形问题.结合两种方法的各自优点,建立了AISI4340钢金刚石超精密切削过程的FEM-SPH耦合模型,研究切削过程中材料的去除机理.仿真结果表明:随着切削过程的进行工件内部应力逐渐增大,当达到屈服极限时,工件材料沿前刀面塑性流动,形成切屑,刀尖钝圆的推挤起了决定性的作用;成形表面下存在较为严重的残余应力;切削热主要来源于切削过程中塑性功的转换且大部分被切屑带走;增大刀尖钝圆半径将会使切削力尤其是切削抗力显著增大. 展开更多
关键词 超精密切削 无网格法 femsph耦合 仿真
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砂土地基触地爆炸的SPH-FEM耦合分析方法 被引量:5
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作者 王维国 刘汉龙 +1 位作者 陈育民 张智超 《解放军理工大学学报(自然科学版)》 EI 北大核心 2013年第3期271-276,共6页
针对砂土地基触地爆炸问题,在LS-DYNA框架内建立了有限元法和光滑质点流体动力学法相耦合的数值分析方法SPH-FEM。该耦合法结合了FEM的高计算效率和SPH在处理土体爆炸大变形方面的优势,通过精确捕捉SPH粒子的运动,可以直观再现爆坑形态... 针对砂土地基触地爆炸问题,在LS-DYNA框架内建立了有限元法和光滑质点流体动力学法相耦合的数值分析方法SPH-FEM。该耦合法结合了FEM的高计算效率和SPH在处理土体爆炸大变形方面的优势,通过精确捕捉SPH粒子的运动,可以直观再现爆坑形态的发展全过程,适合描述爆炸大变形问题。数值结果显示,爆炸波在近区表现的强间断冲击波,是造成土体流动大变形的重要因素;土体参数在正常范围的浮动对爆坑尺寸具有一定影响,在设计应用时应予以考虑。利用SPH-FEM耦合法计算得到的爆坑形态和尺寸与ConWep程序经验数据基本一致,验证了SPH-FEM耦合法在分析触地爆炸问题中的正确性。 展开更多
关键词 砂土地基 触地爆炸 sphfem耦合法
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