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A Study of the Stability Properties in Simulation of Wave Propagation with SPH Method 被引量:2
1
作者 CHANG Jiang LIU Shu-xue LI Jin-xuan 《China Ocean Engineering》 SCIE EI CSCD 2017年第2期173-181,共9页
When ordinary Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method is used to simulate wave propagation in a wave tank, it is usually observed that the wave height decays and the wave length elongates along the direction of... When ordinary Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method is used to simulate wave propagation in a wave tank, it is usually observed that the wave height decays and the wave length elongates along the direction of wave propagation. Accompanied with this phenomenon, the pressure under water decays either and shows a big oscillation simultaneously. The reason is the natural potential tensile instability of modeling water motion with ordinary SPH which is caused by particle negative stress in the computation. I'o deal with the problems, a new sextic kernel function is proposed to reduce this instability. An appropriate smooth length is given and its computation criterion is also suggested. At the same time, a new kind dynamic boundary condition is introduced. Based on these improvements, the new SPH method named stability improved SPH (SISPH) can simulate the wave propagation well. Both the water surface and pressure can be well expressed and the oscillation of pressure is nearly eliminated. Compared with other improved methods, SISPH can truly reveal the physical reality without bringing some new problems in a simple way. 展开更多
关键词 wave propagation sph method INSTABILITY sextic kernel function SIsph
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STUDY OF NUMERICAL AND PHYSICAL FRACTURE WITH SPH METHOD
2
作者 Fei Xu Yah Zhao +1 位作者 Yulong Li Masanori Kikuchi 《Acta Mechanica Solida Sinica》 SCIE EI 2010年第1期49-56,共8页
Two kinds of fractures can be observed in the SPH (smoothed particle hydrodynamics) simulations, which are the physical fracture and the numerical fracture. The physical one exists in reality, while the numerical on... Two kinds of fractures can be observed in the SPH (smoothed particle hydrodynamics) simulations, which are the physical fracture and the numerical fracture. The physical one exists in reality, while the numerical one is fictitious. This paper presents the effects of both fractures and proposes a simple adding particle technique to avoid the numerical fracture. The real physical fracture is then figured out by using an applicable fracture criterion. Firstly, the effect of the numerical fracture on the computational accuracy is investigated by introducing the artificial fracture in a model of wave propagation. Secondly, a simple adding particle technique is proposed and validated by a three dimensional bending test. Finally, the experiments of penetration on the skin of aircrafts are simulated by both the initial SPH method and the improved method with the adding particle technique. The results show that the improved SPH method can describe the physical fracture very well with better accuracy. 展开更多
关键词 sph method physical fracture numerical fracture adding particle technique
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Numerical simulation of droplet coalescence based on the SPH method
3
作者 Kaiwen Gu Tieqiang Gang Lijie Chen 《Theoretical & Applied Mechanics Letters》 CAS CSCD 2022年第3期189-196,共8页
In this paper,the smoothed particle hydrodynamics(SPH)method is employed in modeling and numerical simulation of droplet coalescence.Considering the effect of tangential force on boundary material,besides normal force... In this paper,the smoothed particle hydrodynamics(SPH)method is employed in modeling and numerical simulation of droplet coalescence.Considering the effect of tangential force on boundary material,besides normal force,tangential force is also introduced in the continuum surface force(CSF)model.The formation of droplet,the coalescence processes of two droplets and three droplets are simulated by the modified CSF model.The validity of the modified model is verified from the aspects of the morphological change of the droplet,the smoothness of free surface and the conservation of the centroid of the system.Compared with finite element method,the results of the modified CSF model show that tangential force plays a crucial role in the CSF model when dealing with model boundary with curves and sharp angles. 展开更多
关键词 sph method CSF model Tangential force DROPLET
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Investigation on charge parameters of underwater contact explosion based on axisymmetric SPH method 被引量:7
4
作者 明付仁 孙鹏楠 张阿漫 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI 2014年第4期453-468,共16页
This paper investigates the effects of charge parameters of the underwater contact explosion based on the axisymmetric smoothed particle hydrodynamics (SPH) method. The dynamic boundary particle is proposed to impro... This paper investigates the effects of charge parameters of the underwater contact explosion based on the axisymmetric smoothed particle hydrodynamics (SPH) method. The dynamic boundary particle is proposed to improve the pressure fluctuation and numerical accuracy near the symmetric axis. An in-depth study is carried out over the influence of charge shapes and detonation modes on the near-field loads in terms of the peak pressure and impulse of shock waves. For different charge shapes, the cylindrical charge with different length-diameter ratios may cause strong directivity of peak pressure and impulse in the near field. Compared with spherical charge, the peak pressure of cylindrical charge may be either weakened or enhanced in different directions. Within a certain range, the greater the length-diameter ratio is, the more obvious the effect will be. The weakened ratio near the detonation end may reach 25% approximately, while the enhanced ratio may reach around 20% in the opposite direction. However, the impulse in different directions seems to be uniform. For different detonation modes, compared with point-source explosion, the peak pressure of plane-source explosion is enhanced by about 5%. Besides, the impulse of plane-source explosion is enhanced by around 5% near the detonation end, but close to those of the point-source explosion in other directions. Based on the material constitutive relation in the axisymmetric coordinates, a simple case of underwater contact explosion is simulated to verify the above conclusions, showing that the charge parameters of underwater contact explosion should not be ignored. 展开更多
关键词 underwater contact explosion charge parameter axisymmetric smoothedparticle hydrodynamics sph method symmetric axis
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Numerical Simulation of Water Mitigation Effects on Shock Wave with SPH Method 被引量:3
5
作者 毛益明 方秦 +1 位作者 张亚栋 高振儒 《Transactions of Tianjin University》 EI CAS 2008年第5期387-390,共4页
The water mitigation effect on the propagation of shock wave was investigated numerically. The traditional smoothed particle hydrodynamics (SPH) method was modified based on Riemann solution. The comparison of numeric... The water mitigation effect on the propagation of shock wave was investigated numerically. The traditional smoothed particle hydrodynamics (SPH) method was modified based on Riemann solution. The comparison of numerical results with the analytical solution indicated that the modified SPH method has more advantages than the traditional SPH method. Using the modified SPH algorithm, a series of one-dimensional planar wave propagation problems were investigated, focusing on the influence of the air-gap between the high-pressure air and water and the thickness of water. The numerical results showed that water mitigation effect is significant. Up to 60% shock wave pressure reduction could be achieved with the existence of water, and the shape of shock wave was also changed greatly. It is seemly that the small air-gap between the high-pressure air and water has more influence on water mitigation effect. 展开更多
关键词 water mitigation Riemann solution smoothed particle hydrodynamics sph method shock wave
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基于SPH-FEM大蒜切茎装置动力学分析及参数优化
6
作者 李骅 高涵 +3 位作者 王永健 於海明 傅杰一 郭靳枭 《农业机械学报》 北大核心 2026年第4期192-202,共11页
针对目前大蒜联合收获机切茎装置切削性能较差、切割阻力较大、切割不及时易造成大蒜鳞茎损伤以及夹持输送装置堵塞等问题,基于SPH-FEM耦合算法设计了一种大蒜双圆盘式切茎装置,并进行了动力学分析及参数优化。根据大蒜茎秆的结构、物... 针对目前大蒜联合收获机切茎装置切削性能较差、切割阻力较大、切割不及时易造成大蒜鳞茎损伤以及夹持输送装置堵塞等问题,基于SPH-FEM耦合算法设计了一种大蒜双圆盘式切茎装置,并进行了动力学分析及参数优化。根据大蒜茎秆的结构、物理参数和力学特性参数,确定了大蒜茎秆的材料模型。利用ANSYS/LS-DYNA构建大蒜切割过程仿真模型,通过有限元仿真结果确定最优圆盘刀结构参数,圆盘刀厚度2 mm、圆盘刀刃角15°和圆盘刀重叠量15 mm。运用仿真模型进行单因素仿真试验,确定了大蒜切茎装置的喂入速度、圆盘刀转速、圆盘刀间距的取值范围分别为1.5~2.5 km/h、400~600 r/min、1~3 mm;采用Box-Behnken设计三因素三水平正交组合试验方案,通过台架试验确定各因素水平下圆盘刀最大切割阻力,运用Design-Expert 13对试验结果进行方差和响应面分析,得到大蒜切茎装置实际最佳工作参数,喂入速度为2.1 km/h、圆盘刀转速为560 r/min、圆盘刀间距为1 mm。台架试验结果表明,在最优工作参数下最大切割阻力为7.33 N,误差为7.5%。本文所设计的双圆盘式切茎装置切割阻力小、工作性能稳定,茎秆切割面较为平整,并且在试验过程中无鳞茎损伤,满足大蒜收获茎秆切割要求,可为大蒜联合收获机械的设计提供参考。 展开更多
关键词 大蒜切茎 有限元 sph-FEM耦合算法 双圆盘式切茎装置 参数优化
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基于SPH-GPU方法的船舶入水砰击特性研究
7
作者 陈鑫 缪东青 侍鹏程 《舰船科学技术》 北大核心 2026年第1期42-49,共8页
针对极端条件船舶航行时的砰击入水问题,本文提出一种基于GPU加速技术的三维光滑粒子流体动力学(SPH)数值模型,以提升SPH方法在三维问题中的计算效率。相较于CPU并行计算,GPU加速技术使得计算效率提升约54倍,同时与商用CFD软件对比证明... 针对极端条件船舶航行时的砰击入水问题,本文提出一种基于GPU加速技术的三维光滑粒子流体动力学(SPH)数值模型,以提升SPH方法在三维问题中的计算效率。相较于CPU并行计算,GPU加速技术使得计算效率提升约54倍,同时与商用CFD软件对比证明所建立数值模型的计算精度,也表明了SPH方法在捕捉自由液面飞溅破碎问题中的优势。在此基础上,本文针对船舶砰击入水问题开展系统性研究,结果表明,速度对于船舶出入水过程中纵荡运动的影响远大于质量的影响,在初始阶段(t<0.15 s),速度越大,横向砰击力越大,而垂向砰击力与之相反,船首入水深度也相对较小;当初始纵倾角较小时,船体受到的砰击力越小,船舶入水时更加安全。 展开更多
关键词 sph方法 船舶入水 GPU加速技术 流固耦合
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基于SPH方法的单点系泊船舶水动力学性能特性研究
8
作者 陈鑫 缪东青 吕洪磊 《舰船科学技术》 北大核心 2026年第2期58-64,共7页
非线性波浪载荷与单点系泊船舶的流固耦合问题在海洋工程领域备受关注。本文基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法,结合集中质量法系泊求解技术,建立了基于GPU加速技术的三维耦合水动力学模型,数值模型通过对比实验结果验证了计算精度与稳... 非线性波浪载荷与单点系泊船舶的流固耦合问题在海洋工程领域备受关注。本文基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法,结合集中质量法系泊求解技术,建立了基于GPU加速技术的三维耦合水动力学模型,数值模型通过对比实验结果验证了计算精度与稳定性。在此基础上,本文将该模型应用到非线性波浪载荷与单点系泊船舶的耦合作用过程。研究结果表明,短周期波浪加剧纵摇运动并引发高频系泊张力峰值,与长周期波浪的峰值差值可达200 N;特别在横浪工况下,持续波浪激励导致纵摇角持续累积并伴随明显甲板上浪现象,存在倾覆风险。研究结果为海洋工程中系泊系统的优化设计与单点系泊船舶在波浪条件下的水动力学性能评估提供高效可靠的数值分析模型。 展开更多
关键词 集中质量法 单点系泊 sph方法 流固耦合
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基于SPH的鸟体姿态对飞机典型结构鸟撞损伤分析与试验验证
9
作者 杨婧艺 倪磊 吴志斌 《科技创新与应用》 2026年第5期58-62,共5页
为研究鸟撞飞机典型结构过程中鸟体姿态对鸟撞损伤的影响规律,以某型水陆两栖飞机-机翼前缘这一典型结构为研究对象,通过光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)耦合有限元法(Finite Element Method,FEM)建立鸟撞数... 为研究鸟撞飞机典型结构过程中鸟体姿态对鸟撞损伤的影响规律,以某型水陆两栖飞机-机翼前缘这一典型结构为研究对象,通过光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)耦合有限元法(Finite Element Method,FEM)建立鸟撞数值模型,并通过鸟撞试验验证计算模型的准确性。最后,以试验修正后的机翼前缘数值模型为依托,研究分析鸟体俯仰和偏航12种撞击姿态下机翼前缘的损伤变形情况和冲击响应规律。结果表明,仿真分析和试验结果通过一致性验证;蒙皮凹坑和凹陷范围随鸟体姿态角增大而增大,鸟体剩余能量随之降低;俯仰角增大,前缘结构吸收的能量更多,蒙皮高应力区增大,结构更易破坏。因此对于鸟撞威胁影响更大的重要飞机结构的抗鸟撞安全评估应计入鸟体姿态的影响。研究结果可在飞机抗鸟撞设计与适航评估方面提供重要参考。 展开更多
关键词 sph 鸟撞 鸟体姿态 动态冲击响应 飞机典型机构
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A Contact SPH Method with High-Order Limiters for Simulation of Inviscid Compressible Flows 被引量:2
10
作者 Xueying Zhang Haiyan Tian +1 位作者 Leihsin Kuo Wen Chen 《Communications in Computational Physics》 SCIE 2013年第7期425-442,共18页
In this paper,we study a class of contact smoothed particle hydrodynamics(SPH)by introducing Riemann solvers and using high-order limiters.In particular,a promising concept ofWENO interpolation as limiter is presented... In this paper,we study a class of contact smoothed particle hydrodynamics(SPH)by introducing Riemann solvers and using high-order limiters.In particular,a promising concept ofWENO interpolation as limiter is presented in the reconstruction process.The physical values relating interactional particles used as the initial values of the Riemann problemcan be reconstructed by the Taylor series expansion.The contact solvers of the Riemann problem at contact points are incorporated in SPH approximations.In order to keep the fluid density at the wall rows to be consistent with that of the inner fluid wall boundaries,several lines of dummy particles are placed outside of the solid walls,which are assigned according to the initial configuration.At last,the method is applied to compressible flows with sharp discontinuities such as the collision of two strong shocks and the interaction of two blast waves and so on.The numerical results indicate that the method is capable of handling sharp discontinuity and efficiently reducing unphysical oscillations. 展开更多
关键词 Meshless method sph method the Riemann solution high-order limiter Taylor series
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基于SPH的射孔弹炸高和射流倾斜角对侵彻效果的影响
11
作者 李明飞 贾建鹏 问晓勇 《含能材料》 北大核心 2025年第12期1428-1438,共11页
考虑深井小井眼对炸高的限制和穿透射孔液的影响,基于SPH方法,以外径139.70 mm、壁厚9.17 mm套管配合外径89.00 mm射孔枪的典型深井枪弹组合,用网格节点法建立射孔弹三维SPH模型,分析射孔弹炸高和射流倾斜角对侵彻效果的影响。研究表明... 考虑深井小井眼对炸高的限制和穿透射孔液的影响,基于SPH方法,以外径139.70 mm、壁厚9.17 mm套管配合外径89.00 mm射孔枪的典型深井枪弹组合,用网格节点法建立射孔弹三维SPH模型,分析射孔弹炸高和射流倾斜角对侵彻效果的影响。研究表明,网格节点转换为SPH粒子模型方法较网格中心法的粒子排布更均匀,边界处粒子分布更光滑。在深井典型油套管、枪弹组合工况下,炸高由12 mm增加18 mm,最大轴向速度减小了7.72%;炸高由18 mm增加到24 mm,最大轴向速度减小了5.27%。倾斜角60°时,金属射流触靶速度为6564 m·s^(-1),倾斜角45°时,触靶速度为6283 m·s^(-1);减小了4.28%。倾斜角为60°和45°时的金属射流最大能量和剩余能量差异较小,分别相差1.05%和2.5%。 展开更多
关键词 射孔弹 能量和速度分析 sph方法 炸高 倾斜角 侵彻效果
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A study of issues of impact dynamics based on the SPH method
12
作者 Jiawei Guo 《Advances in Engineering Innovation》 2023年第1期37-45,共9页
Based on the SPH method,this paper investigates a number of key issues in shock dynamics,including the nonlinear phenomenon and its influencing factors in the propagation process of shock waves,and the process and mec... Based on the SPH method,this paper investigates a number of key issues in shock dynamics,including the nonlinear phenomenon and its influencing factors in the propagation process of shock waves,and the process and mechanism of the interaction between shock waves and the surface of an object.Through the design of the experiments and the analysis of the results,the main conclusions and contributions of this study are drawn.At the same time,deficiencies and directions for further improvement are also pointed out,and prospects and suggestions for future research on impact dynamics are presented.This study is of great significance in promoting the research of impact dynamics. 展开更多
关键词 sph method shock dynamics nonlinear phenomena shock wave-object surface interaction
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基于SPH-DEM并行计算的滑坡涌浪模拟
13
作者 唐岳灏 姜清辉 《人民长江》 北大核心 2025年第5期136-142,共7页
为解决滑坡体与水体的强耦合及非线性水波演化形成的复杂流-固耦合问题,采用光滑粒子流方法(SPH)模拟水体动力学特性,通过离散元方法(DEM)模拟滑坡体大变形与不连续问题,构建了SPH-DEM流-固耦合算法,并开发了基于分布式MPI的并行计算程... 为解决滑坡体与水体的强耦合及非线性水波演化形成的复杂流-固耦合问题,采用光滑粒子流方法(SPH)模拟水体动力学特性,通过离散元方法(DEM)模拟滑坡体大变形与不连续问题,构建了SPH-DEM流-固耦合算法,并开发了基于分布式MPI的并行计算程序,实现了SPH-DEM耦合过程的大规模高性能计算。将该程序应用于湖北省江坪河水库白日垭崩塌体滑坡模拟,再现了滑坡发展、涌浪形成、河道传播、冲击大坝的灾害链过程。结果显示:涌浪在坝前最大壅高474.00 m,低于坝高476.00 m,此程序在进程数量128时取得了超过70%的并行加速效率。研究成果能有效分析滑坡涌浪灾害动力学过程,开发的并行程序可为其他国产同类软件提供借鉴。 展开更多
关键词 滑坡涌浪 流-固耦合 离散元(DEM) 光滑粒子流(sph) 白日垭崩塌体 江坪河水库
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Numerical modeling of dam-break flood through intricate city layouts including underground spaces using GPU-based SPH method 被引量:6
14
作者 吴建松 张辉 +2 位作者 杨锐 DALRYMPLE Robert A. HéRAULT Alexis 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2013年第6期818-828,共11页
This paper applies the meshfree Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method with Graphical Processing Unit (GPU) parallel computing technique to investigate the highly complex 3-D dam-break flow in urban areas in... This paper applies the meshfree Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method with Graphical Processing Unit (GPU) parallel computing technique to investigate the highly complex 3-D dam-break flow in urban areas including underground spaces. Taking the advantage of GPUs parallel computing techniques, simulations involving more than 107 particles can be achieved. We use a virtual geometric plane boundary to handle the outermost solid wall in order to save considerable video card memory for the GPU computing. To evaluate the accuracy of the new GPU-based SPH model, qualitative and quantitative comparison to a real flooding experiment is performed and the results of a numerical model based on Shallow Water Equations (SWEs) is given with good accuracy. With the new GPU-based SPH model, the effects of the building layouts and underground spaces on the propagation of dambreak flood through an intricate city layout are examined. 展开更多
关键词 DAM-BREAK flood city layouts Graphical Proceeding Unit (GPU) Smoothed Particle Hydrodynamics sph method
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SPH-DEM耦合模拟方法在啮合型双螺杆挤出机中的应用 被引量:1
15
作者 杨文明 谢林生 +2 位作者 王玉 马玉录 李果 《化工进展》 北大核心 2025年第7期3748-3756,共9页
为探究啮合型双螺杆挤出机内固液两相物料的流动方式、颗粒受力及两相混合过程,本文采用光滑粒子流体动力学(SPH)与离散单元法(DEM)耦合的方法进行了仿真模拟。由于其无网格特性,SPH方法能够有效克服有限元方法在针对啮合型双螺杆这一... 为探究啮合型双螺杆挤出机内固液两相物料的流动方式、颗粒受力及两相混合过程,本文采用光滑粒子流体动力学(SPH)与离散单元法(DEM)耦合的方法进行了仿真模拟。由于其无网格特性,SPH方法能够有效克服有限元方法在针对啮合型双螺杆这一特殊结构上划分网格困难的问题。基于所建立的流体单元模型、流体黏度模型和固体颗粒模型、颗粒接触模型等,对啮合型双螺杆的螺纹段和捏合块段内固液两相物料的流动混合过程进行了模拟,分析了固液两相物料分别在挤出机输送段和混合段的受力行为以及流动过程中的相互作用。模拟结果表明:流体包裹固体颗粒的混合物料在挤出机中的流动方式为随螺杆作周向转动的同时沿轴向方向缓慢推进,在加料12s后混合物料到达出口;混合物料在捏合块段的受力明显大于螺纹段,颗粒受到的法向力、切向力和流体力最大值均出现在第一个捏合盘区域;固液两相物料在捏合块段的填充程度和混合效果均高于螺纹段,混合后物料的Lacey混合指数高达0.9。 展开更多
关键词 sph-DEM耦合方法 啮合型双螺杆 固液混合 颗粒受力 多相流 计算机模拟
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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:2
16
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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基于改进SPH方法的滑坡涌浪对大坝结构冲击响应规律 被引量:5
17
作者 黄帅 王中根 +1 位作者 李昱 冯宇翔 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第1期120-131,共12页
合理的模拟方法对滑坡涌浪灾害应急决策的制定至关重要,本文提出一种基于改进光滑粒子流体动力学方法(SPH)的流固耦合分析模型。该模型采用弹簧–阻尼的形式处理伸缩变形体的流固耦合计算,有效地解决了复杂流体现象与大变形体的耦合及... 合理的模拟方法对滑坡涌浪灾害应急决策的制定至关重要,本文提出一种基于改进光滑粒子流体动力学方法(SPH)的流固耦合分析模型。该模型采用弹簧–阻尼的形式处理伸缩变形体的流固耦合计算,有效地解决了复杂流体现象与大变形体的耦合及粒子相互穿透的问题,从而分析滑坡涌浪对大坝结构冲击响应规律。结果表明:当滑坡产生的涌浪波到达大坝结构时,坝体不仅受到孤立波的影响,还会受到破碎波前段波和破碎波段波的影响,破碎波前段波对大坝稳定性的影响尤其显著,其影响力为孤立波的10~12倍;随着滑坡与大坝距离的增加,在一定距离范围内滑坡涌浪对大坝结构稳定性的影响显著,同时涌浪冲击角度的增加会导致作用于大坝的波压下降,冲击角度在0~30°时波压最大,超过30°时其影响力开始减小;改进SPH方法的计算结果与试验结果一致性较好,能够很好地再现滑坡—崩塌破碎—涌浪—大坝结构大变形的整个灾害链过程,不仅能模拟大坝在冲击波下的大变形行为,也能模拟大坝动态响应的衰减行为。研究结果为大坝结构设计、施工及灾害应急防控提供了重要的参考价值。 展开更多
关键词 大坝 sph方法 弹簧–阻尼模型 滑坡涌浪 冲击响应
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基于CEL与SPH对比分析的深海采矿车履带转向特性研究
18
作者 蒋志豪 吕海宁 +3 位作者 杨建民 孙鹏飞 夏茂臻 毛竞航 《海洋工程》 北大核心 2025年第4期11-23,共13页
目前,大变形有限元方法被广泛应用于履带式深海采矿车直行过程中的履带-土体相互作用研究,而被应用于转向运动的相关研究并不充分。基于两种适用于大变形分析的数值方法——耦合欧拉-拉格朗日(CEL)方法与光滑粒子流体动力学(SPH)方法进... 目前,大变形有限元方法被广泛应用于履带式深海采矿车直行过程中的履带-土体相互作用研究,而被应用于转向运动的相关研究并不充分。基于两种适用于大变形分析的数值方法——耦合欧拉-拉格朗日(CEL)方法与光滑粒子流体动力学(SPH)方法进行对比分析,研究履带式深海采矿车在海底土转向运动中的动力学特性。首先基于海底土的物理力学特性建立弹塑性力学表征的土体数值模型,并进行了土力学直剪试验的数值模拟,验证了土体数值模型的准确性。接着采用CEL与SPH方法开展了不同履齿高度、履齿形状和履带长宽比对于履带板转向牵引性能的分析,并对比了两种大变形有限元方法的结果差异。进一步,通过开展不同转向速度、履带俯仰角度以及流体作用对转向牵引性能的影响研究,得到了转向运动中流场、履带以及海底稀软底质的“流-固-土”三相耦合力学响应特性,为研究深海采矿车转向时的土体牵引性能提供了参考,并为深海采矿车海底行进的高效安全设计积累经验。 展开更多
关键词 履带式深海采矿车 转向运动 CEL数值方法 sph数值方法 履带-土体相互作用
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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 被引量:1
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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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含铀材料侵彻装甲板FEM/SPH耦合算法模拟研究
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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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