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An Innovative Coupled Common-Node Discrete Element Method-Smoothed Particle Hydrodynamics Model Developed with LS-DYNA and Its Applications
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作者 SHEN Zhong-xiang WANG Wen-qing +2 位作者 XU Cheng-yue LUO Jia-xin LIU Ren-wei 《China Ocean Engineering》 SCIE EI CSCD 2024年第3期467-482,共16页
In this study,a common-node DEM-SPH coupling model based on the shared node method is proposed,and a fluid–structure coupling method using the common-node discrete element method-smoothed particle hydrodynamics(DS-SP... In this study,a common-node DEM-SPH coupling model based on the shared node method is proposed,and a fluid–structure coupling method using the common-node discrete element method-smoothed particle hydrodynamics(DS-SPH)method is developed using LS-DYNA software.The DEM and SPH are established on the same node to create common-node DEM-SPH particles,allowing for fluid–structure interactions.Numerical simulations of various scenarios,including water entry of a rigid sphere,dam-break propagation over wet beds,impact on an ice plate floating on water and ice accumulation on offshore structures,are conducted.The interaction between DS particles and SPH fluid and the crack generation mechanism and expansion characteristics of the ice plate under the interaction of structure and fluid are also studied.The results are compared with available data to verify the proposed coupling method.Notably,the simulation results demonstrated that controlling the cutoff pressure of internal SPH particles could effectively control particle splashing during ice crushing failure. 展开更多
关键词 common-node DEM-SPH fluid-structure interaction discrete element method smoothed particle hydrodynamics
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Coupling of discrete-element method and smoothed particle hydrodynamics for liquid-solid flows 被引量:2
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作者 Yrj Jun Huang Ole Jφrgen Nydal 《Theoretical & Applied Mechanics Letters》 CAS 2012年第1期55-58,共4页
Particle based methods can be used for both the simulations of solid and fluid phases in multiphase medium, such as the discrete-element method for solid phase and the smoothed particle hydrodynamics for fluid phase. ... Particle based methods can be used for both the simulations of solid and fluid phases in multiphase medium, such as the discrete-element method for solid phase and the smoothed particle hydrodynamics for fluid phase. This paper presents a computational method combining these two methods for solid-liquid medium. The two phases are coupled by using an improved model from a reported Lagrangian-Eulerian method. The technique is verified by simulating liquid-solid flows in a two-dimensional lid-driven cavity. 展开更多
关键词 discrete-element method smoothed particle hydrodynamics liquid-solid flows lid-driven cavity
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Multi-resolution technique integrated with smoothed particle element method (SPEM) for modeling fluid-structure interaction problems with free surfaces 被引量:3
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作者 Ting Long Zhilang Zhang Moubin Liu 《Science China(Physics,Mechanics & Astronomy)》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第8期41-62,共22页
Free-surface flows, especially those associated with fluid-structure interactions(FSIs), pose challenging problems in numerical simulations. The authors of this work recently developed a smoothed particle element meth... Free-surface flows, especially those associated with fluid-structure interactions(FSIs), pose challenging problems in numerical simulations. The authors of this work recently developed a smoothed particle element method(SPEM) to simulate FSIs. In this method, both the fluid and solid regions are initially modeled using a smoothed finite element method(S-FEM) in a Lagrangian frame, whereas the fluid regions undergoing large deformations are adaptively converted into particles and modeled with an improved smoothed particle hydrodynamics(SPH) method. This approach greatly improves computational accuracy and efficiency because of the advantages of the S-FEM in efficiently treating solid/fluid regions showing small deformations and the SPH method in effectively modeling moving interfaces. In this work, we further enhance the efficiency of the SPEM while effectively capturing local fluid information by introducing a multi-resolution technique to the SPEM and developing an effective approach to treat multi-resolution element-particle interfaces. Various numerical examples demonstrate that the multiresolution SPEM can significantly reduce the computational cost relative to the original version with a constant resolution.Moreover, the novel approach is effective in modeling various incompressible flow problems involving FSIs. 展开更多
关键词 smoothed particle element method(SPEM) smoothed finite element method(S-FEM) smoothed particle hydrodynamics(SPH) multi-resolution technique fluid-structure interaction
原文传递
Potential application of particle based simulations in reservoir security management
4
作者 Yang, Ping Tang, Xinming +1 位作者 Shi, Shaoyu Wu, Xiaoliang 《Journal of Southeast University(English Edition)》 EI CAS 2008年第S1期120-125,共6页
In order to model the movement progress in case of risks such as dam collapse and coastal inundation, particle-based simulation methods, including the discrete-element method and smoothed particle hydrodynamics, which... In order to model the movement progress in case of risks such as dam collapse and coastal inundation, particle-based simulation methods, including the discrete-element method and smoothed particle hydrodynamics, which have specific advantages in modeling complex three-dimensional environmental fluid and particulate flows, are adopted as an effective way to illustrate environmental applications possibly happening in the real world. The theory of these methods and their relative advantages compared with traditional methods are discussed. Examples of 3-D flows on realistic topography including the flooding of a river valley as a result of a dam collapse and coastal inundation by a tsunami are introduced. Issues related to validation and quality data availability are also discussed. The results show that the simulations provide a valuable insight in a given situation for the security management of reservoir dams. Validation can only be performed where both the initial and final states can be very well characterized. 展开更多
关键词 geophysical simulations particle based simulation methods discrete-element method smoothed particle hydrodynamics dam-breaks
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一种适用宽速域冲击的明胶鸟弹数值建模方法
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作者 彭鸿博 侯润峰 +3 位作者 李旭阳 王计真 白春玉 石霄鹏 《高压物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期172-186,共15页
明胶鸟弹在不同撞击速度下表现出不同的响应特性。为解决传统明胶鸟弹本构表征方法在不同速度范围内不能通用的问题,开展了330 g明胶鸟弹以70~190 m/s速度、60°或90°入射刚性铝合金平板试验,记录了冲击力数据及撞击形貌。结... 明胶鸟弹在不同撞击速度下表现出不同的响应特性。为解决传统明胶鸟弹本构表征方法在不同速度范围内不能通用的问题,开展了330 g明胶鸟弹以70~190 m/s速度、60°或90°入射刚性铝合金平板试验,记录了冲击力数据及撞击形貌。结果表明,随着撞击速度的提高,鸟弹碎裂得更充分,碎块体积减小。利用LS-DYNA建立了自适应FEM-SPH(finite element method-smoothed particle hydrodynamics)鸟体模型。依据试验结果反演得到一组鸟体本构参数:切线模量为1.33MPa,剪切模量为115.95MPa,Murnaghan状态方程参数γ为10.49,k_(0)为69.77 MPa,体积模量为246.4 MPa,失效塑性应变为1.15,初始屈服应力为0.21 MPa。仿真结果与试验结果具有很好的一致性,冲击力峰值的相对误差在2%以内,冲量的相对误差在10%以内。自适应FEM-SPH鸟体模型具有比SPH模型和拉格朗日模型更高的精度。由自适应模型得到的Hugoniot压强与理论结果具有相同的变化趋势,滞止压强与理论值较接近。 展开更多
关键词 鸟撞 明胶鸟弹 自适应 有限元法 光滑粒子流体动力学 本构参数识别
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大型风力机叶片前缘的雨滴冲击动力学响应机制
6
作者 张建宇 冯梦洁 +1 位作者 郭旭 杜晓钟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第21期1-11,共11页
随着近年海上风力机设计的大型化,叶片前缘的雨蚀失效问题变得愈发突出,不仅影响机组的风能转化效率,对结构的稳定运行也构成潜在威胁。采用光滑粒子流体动力学(smooth particle hydrodynamics,SPH)法研究雨滴内部的本构关系,以有限元法... 随着近年海上风力机设计的大型化,叶片前缘的雨蚀失效问题变得愈发突出,不仅影响机组的风能转化效率,对结构的稳定运行也构成潜在威胁。采用光滑粒子流体动力学(smooth particle hydrodynamics,SPH)法研究雨滴内部的本构关系,以有限元法(finite element method,FEM)建立叶片前缘的代表性体积单元(representative volume element,RVE)模型,两者相互耦合,研究雨滴在叶片表面形成的冲击响应过程。考虑自然降雨的实际工况,建立与降雨强度相关联的雨滴尺寸模型,以及雨滴的空间分布模型;通过单雨滴的冲击仿真,研究叶片表面冲击载荷以及雨滴内部的速度分布,从而解构雨滴冲击的物理过程,并通过冲击的应力、应变场分析,为潜在损伤区提供评价;建立多雨滴冲击的仿真模型,研究冲击应力场之间的耦合作用以及涂层表面的塑性应变累积效果。研究结果表明,水锤冲击是造成塑性应变累积的关键因素,虽然横向喷射阶段的应力响应幅值小并呈现一定的无序特征,但如果存在多雨滴耦合冲击的情况,则会在耦合区内出现应力峰值,并对叶片变形和失效存在潜在影响。 展开更多
关键词 风力机 叶片前缘 光滑粒子流体动力学-有限元法(SPH-FEM)耦合模型 单雨滴冲击 多雨滴冲击
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含大石块泥石流冲击作用下框架结构房屋动力响应研究 被引量:1
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作者 刘欢 樊晓一 +4 位作者 姜元俊 刘浩南 韩培锋 田述军 刘俊新 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期9-19,共11页
基于光滑粒子流体动力学-有限元法(smoothed particle hydrodynamics-finite element method,SPH-FEM)耦合的数值方法,分别从结构破坏形态、冲击力时程、关键点位移和速度、系统能量等方面,研究含大石块泥石流冲击作用下框架结构房屋的... 基于光滑粒子流体动力学-有限元法(smoothed particle hydrodynamics-finite element method,SPH-FEM)耦合的数值方法,分别从结构破坏形态、冲击力时程、关键点位移和速度、系统能量等方面,研究含大石块泥石流冲击作用下框架结构房屋的动力响应和破坏机理。计算结果表明:SPH-FEM耦合方法能够较好地模拟泥石流冲击爬高、绕流扩散、淤积稳定过程。考虑了三种泥石流强度等级,在低、中强度冲击情况下,框架房屋填充墙受到破坏,房屋结构整体保持稳定;在高强度冲击情况下,可以观察到框架房屋的逐步倒塌过程,框架柱损坏模式体现了剪切破坏或塑性铰链失效机制。对于房屋结构而言,泥石流的冲击破坏能力主要来自龙头的冲击力,龙身冲击力相对于龙头降幅约34.2%,大石块的集中作用是结构柱体局部破坏的主要原因。系统能量主要通过泥石流动能转化为结构内能(17.8%)和摩擦耗能(82.8%)。 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学-有限元法(SPH-FEM) 含大石块泥石流 框架结构房屋 动力响应 破坏机理
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海洋结构物波浪砰击的数值研究综述 被引量:1
8
作者 张念凡 肖龙飞 陈刚 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期127-140,共14页
波浪砰击是发生在波浪与结构物之间的一种强非线性相互作用,其载荷通常具有峰值大、作用时间短的特点.近年来,海上极端环境导致海洋结构物经常遭受严重的波浪砰击,造成生命和财产损失,从而使得波浪砰击问题备受重视.对于复杂的砰击过程... 波浪砰击是发生在波浪与结构物之间的一种强非线性相互作用,其载荷通常具有峰值大、作用时间短的特点.近年来,海上极端环境导致海洋结构物经常遭受严重的波浪砰击,造成生命和财产损失,从而使得波浪砰击问题备受重视.对于复杂的砰击过程,理论分析和模型实验仅能给出砰击载荷的简化解析解及有限的砰击流场信息,数值模拟逐渐成为研究波浪砰击问题的有效手段.目前,国内外学者已经对海洋结构物的波浪砰击载荷特性、砰击作用过程及其影响因素等问题开展了大量的数值研究,并获得了许多重要的研究结论.针对海洋结构物波浪砰击的数值研究进展、现有方法及重要结论进行综述,为波浪砰击数值模拟的进一步研究提供有益参考. 展开更多
关键词 波浪砰击 数值模拟 边界元法 光滑粒子流体动力学 数值水池 流体体积法
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高超声速火箭橇凿削磨损机理分析
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作者 陈科儒 孙琨 +2 位作者 陈诚 齐博毅 党峰 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期136-144,共9页
针对高超声速下火箭橇运行过程中凿削磨损产生的机理模糊不清问题,基于有限元-光滑粒子流体动力学法(FEM-SPH法),利用有限元软件ABAQUS构建了三维火箭橇靴-轨模型,FEM-SPH法是一种既能保证计算精度,又能克服网格畸变的新型模拟方法。在... 针对高超声速下火箭橇运行过程中凿削磨损产生的机理模糊不清问题,基于有限元-光滑粒子流体动力学法(FEM-SPH法),利用有限元软件ABAQUS构建了三维火箭橇靴-轨模型,FEM-SPH法是一种既能保证计算精度,又能克服网格畸变的新型模拟方法。在该模型中,滑靴和轨道所使用的材料分别为VascoMax 300钢、AISI 1080钢,并赋予各自材料属性,通过设定航向速度为2000 m/s,竖直速度为2.5 m/s以及温度为673 K,模拟了高超声速下靴-轨凿削磨损现象的演变过程。模拟结果表明:凿削磨损是在高温高应力作用下和靴-轨之间形成嵌入式结构后,经过持续地破坏滑靴底部所产生的,最终形成泪滴状蚀坑。进一步分析表明,竖直速度和温度的增加都会提高凿削发生的概率。在航向速度为2000 m/s、初始温度为673 K时,竖直速度超过1.50 m/s就会发生凿削现象;在航向速度为2000 m/s、竖直速度为2.5 m/s,温度超过293 K就会发生凿削现象。该研究成果不仅有助于高超声速下靴-轨凿削磨损的产生机理进一步完善,还为高超声速火箭橇试验的安全发射提供了新的理论支持。 展开更多
关键词 火箭橇试验 凿削现象 有限元-光滑粒子流体动力学法 竖直速度 温度
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SPH-DEM流固耦合方法模拟金沙江白格滑坡应用研究 被引量:1
10
作者 唐岳灏 姜清辉 《长江工程职业技术学院学报》 CAS 2023年第2期1-8,共8页
从力学本质来讲,滑坡属于滑坡动力学和水动力学复杂流固耦合问题。采用离散元方法(DEM)模拟滑坡体大变形、不连续问题,以光滑粒子流方法(SPH)模拟水体的流体动力学特性,充分利用不同数值计算方法的特点,构建SPH-DEM流固耦合算法,并应用... 从力学本质来讲,滑坡属于滑坡动力学和水动力学复杂流固耦合问题。采用离散元方法(DEM)模拟滑坡体大变形、不连续问题,以光滑粒子流方法(SPH)模拟水体的流体动力学特性,充分利用不同数值计算方法的特点,构建SPH-DEM流固耦合算法,并应用于2018年10月10日西藏白格滑坡堵江的灾害模拟中。结果显示计算模型能较为准确地捕捉滑坡碎屑体入江激起水砂射流的规模以及范围,再现主堆积区向次堆积区产生二次滑移的动力过程,完整刻画堆积体的厚度、几何形态和断面特征。仿真结果有助于进一步深化对高速高位滑坡产生堵江过程和机理的认识,为后续进行抢险施工组织设计,制定防灾减灾策略提供参考。 展开更多
关键词 白格滑坡 堵江 流固耦合 离散元法(DEM) 光滑粒子流体动力学(SPH)
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基于SPH-FEM方法的舷侧与冰山碰撞结构响应 被引量:1
11
作者 王翔宇 李志雨 +1 位作者 孙树政 李辉 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2023年第1期56-62,共7页
传统的有限元数值仿真对于研究高速碰撞大变形等问题具有一定的局限性,建立一套基于光滑粒子流体动力学(SPH)的水介质中小型冰山与船舶舷侧碰撞数值模拟方法,验证SPH模拟冰材料与船-水-冰耦合的合理性,对不同舷侧部位与不同冰山碰撞工... 传统的有限元数值仿真对于研究高速碰撞大变形等问题具有一定的局限性,建立一套基于光滑粒子流体动力学(SPH)的水介质中小型冰山与船舶舷侧碰撞数值模拟方法,验证SPH模拟冰材料与船-水-冰耦合的合理性,对不同舷侧部位与不同冰山碰撞工况进行数值模拟,分析碰撞形状、面积和速度等对舷侧结构的应力、应变、结构损伤等的影响规律。研究表明,提出的冰山与舷侧碰撞数值模拟方法具有较高的计算精度,对冰山-船舶碰撞的研究具有重要的参考价值。 展开更多
关键词 SPH 有限元方法 舷侧 冰山碰撞
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基于IS–FEM的颗粒曳力系数计算与试验验证 被引量:2
12
作者 苏杰 周长江 姜琛 《力学与实践》 北大核心 2023年第1期119-129,共11页
基于浸没光滑有限元模型(immersed smooth finite element model,IS-FEM),计算球形与非球形颗粒曳力系数。设计颗粒曳力图像测量试验,验证IS-FEM模拟精度。颗粒相的运动行为基于连续介质理论的光滑有限元法求解;流体控制方程通过特征分... 基于浸没光滑有限元模型(immersed smooth finite element model,IS-FEM),计算球形与非球形颗粒曳力系数。设计颗粒曳力图像测量试验,验证IS-FEM模拟精度。颗粒相的运动行为基于连续介质理论的光滑有限元法求解;流体控制方程通过特征分解的半隐式有限元法求解;颗粒与流体相通过非贴体网格交换数据。结果表明,球形颗粒流场特征对称分布,非球形颗粒稳定沉降时长轴与重力方向垂直。不同雷诺数下球形颗粒的曳力系数计算值与Stokes曳力系数一致,非球形颗粒曳力系数高于等效球形颗粒,IS-FEM计算值与沉降试验吻合良好。 展开更多
关键词 曳力系数 浸没光滑有限元法 颗粒沉降 图像处理
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Numerical simulation of submarine landslide tsunamis using particle based methods 被引量:5
13
作者 邱流潮 金峰 +2 位作者 林鹏智 刘毅 韩宇 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2017年第4期542-551,共10页
This paper presents the simulation of tsunamis due to rigid and deformable landslides with consideration of submerged conditions by using particle methods. The smoothed particle hydrodynamics(SPH), as a particle bas... This paper presents the simulation of tsunamis due to rigid and deformable landslides with consideration of submerged conditions by using particle methods. The smoothed particle hydrodynamics(SPH), as a particle based method, is for solving problems of fast moving boundaries in the field of continuum mechanics. Other particle based methods, like the discrete element method(DEM), are suitable for modeling the displacement and the collision related to the rigid landslides. In the present work, we use the SPH and the DEM to simulate tsunamis generated by rigid and deformable landslides with consideration of submerged conditions. The viscous free-surface flows are solved by a weakly compressible SPH and the displacement and the rotation of the rigid body slides are calculated using a multi-sphere DEM allowing for modeling solids of arbitrarily complex shapes. The fluid-solid interactions are simulated by coupling the SPH and the DEM. A rheology model combining the Papanastasiou and the Herschel-Bulkley models is applied to represent the viscoplastic behavior of the non-Newtonian flow in the submarine deformable landslide cases. Submarine landslide tsunamis due to rigid and deformable landslides are both simulated as typical landslide cases in this investigation. Our simulated results and the previous experimental results in the literatures are in good agreement, which shows that the proposed particle based methods are capable of modeling the submarine landslide tsunamis. 展开更多
关键词 Landslide tsunamis fluid-solid interaction free-surface flows smoothed particle hydrodynamics discrete element method
原文传递
半自磨机磨矿过程的模拟研究进展
14
作者 荣文杰 贾鹏程 +3 位作者 李宝宽 宋涛 周俊武 FENG Yuqing 《矿冶》 CAS 2023年第6期59-74,共16页
半自磨机(SAG)凭借流程短、易操作和成本低的优势,近年来在一些大型选矿厂的磨矿环节得到了广泛应用。半自磨机磨矿过程由于矿料之间复杂的相互作用而表现出广泛的动力学特性和流体特性。利用工业试验对磨矿过程开展研究成本高且难度大... 半自磨机(SAG)凭借流程短、易操作和成本低的优势,近年来在一些大型选矿厂的磨矿环节得到了广泛应用。半自磨机磨矿过程由于矿料之间复杂的相互作用而表现出广泛的动力学特性和流体特性。利用工业试验对磨矿过程开展研究成本高且难度大,而模拟方法能够可视化分析矿料运动特点,便于揭示并掌握磨矿过程规律。离散单元法(DEM)、光滑粒子流体动力学(SPH)和计算流体动力学(CFD)是目前主要的半自磨机磨矿过程研究方法。介绍了三种方法的基本原理及模型耦合过程,对比并总结了不同方法的适用性。在此基础上重点回顾了不同模拟方法对半自磨机磨矿过程中矿料运动状态和衬板磨损及优化两个方面的研究进展,并展望了未来可能的研究方向。 展开更多
关键词 半自磨机 离散单元法 光滑粒子流体动力学 计算流体动力学
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光滑粒子法及其与有限元耦合算法的研究进展 被引量:35
15
作者 胡德安 韩旭 +1 位作者 肖毅华 杨刚 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期639-652,共14页
拉格朗日型的有限元法和光滑粒子法在模拟材料大变形问题时各存优缺点,而有限元与光滑粒子耦合算法实现了在小变形区域采用有限元法计算,在局部的大变形区域采用光滑粒子法计算,有效地综合了有限元法计算效率高和光滑粒子法能够自然地... 拉格朗日型的有限元法和光滑粒子法在模拟材料大变形问题时各存优缺点,而有限元与光滑粒子耦合算法实现了在小变形区域采用有限元法计算,在局部的大变形区域采用光滑粒子法计算,有效地综合了有限元法计算效率高和光滑粒子法能够自然地模拟材料大变形问题的特点.重点论述了有限元法、光滑粒子法以及有限元与光滑粒子耦合算法的研究现状及应用进展,并讨论了各方法中需要进一步解决的问题.最后通过算例对3种方法的计算精度和计算效率进行了分析,供研究人员参考. 展开更多
关键词 有限元法 光滑粒子法 耦合算法 大变形问题 拉格朗日型
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A3钢抗高速杆弹侵彻的数值模拟与实验研究 被引量:9
16
作者 赵晓宁 何勇 +2 位作者 张先锋 潘绪超 何源 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期164-167,共4页
为研究高强度钢杆弹侵彻低强度钢靶板的侵彻规律,运用AUTODYN动力学软件对35CrMnSiA杆弹在1.0~1.8 km/s着速下对A3钢半无限靶的侵彻过程进行了仿真和实验研究。数值模拟和实验分别采用动力有限元-光滑粒子动力学(FE-SPH)耦合算法和侵... 为研究高强度钢杆弹侵彻低强度钢靶板的侵彻规律,运用AUTODYN动力学软件对35CrMnSiA杆弹在1.0~1.8 km/s着速下对A3钢半无限靶的侵彻过程进行了仿真和实验研究。数值模拟和实验分别采用动力有限元-光滑粒子动力学(FE-SPH)耦合算法和侵彻深度(DOP)方法进行。计算及实验结果的一致证明了FE-SPH耦合算法在该文工况下的适用性。研究表明,高强度钢弹侵彻低强度靶的过程分为破碎侵彻和刚性侵彻2个阶段,侵深随着速单调非增而剩余弹长随着速单调递减。 展开更多
关键词 A3钢 侵彻 有限元 光滑粒子动力学 耦合算法
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基于SPH方法的鸟撞飞机风挡的数值模拟 被引量:13
17
作者 李志强 韩强 +2 位作者 杨建林 赵隆茂 姚小虎 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期146-151,共6页
风挡抗鸟撞是飞机安全飞行的重要保证.文中基于飞机圆弧风挡受鸟体撞击的实验观察,建立了国产某型军用飞机圆弧风挡及鸟体的有限元分析模型,利用光滑粒子流体动力学法(SPH)耦合有限元法对圆弧风挡受鸟撞击的过程进行了数值模拟,计算得... 风挡抗鸟撞是飞机安全飞行的重要保证.文中基于飞机圆弧风挡受鸟体撞击的实验观察,建立了国产某型军用飞机圆弧风挡及鸟体的有限元分析模型,利用光滑粒子流体动力学法(SPH)耦合有限元法对圆弧风挡受鸟撞击的过程进行了数值模拟,计算得到风挡结构的变形、位移、应变、撞击力、应力、临界撞速、发生破坏的可能位置及其破坏方式等几方面的数据,并考察了SPH粒子疏密对计算结果的影响.研究表明,数值模拟结果与实验结果基本吻合;鸟撞整个过程约4ms,撞击中点、前1/3处和后1/3处,风挡发生破坏(包括安全破坏)的临界撞速分别约为(540±5)、(600±5)和(470±5)km/h;鸟撞过程中,风挡的位移与其厚度是同一量级,风挡的最大应变已达到10^(-2)量级;风挡首先发生破坏的位置在后弧框附近,然后向与风挡中线成45°角的方向发展;SPH粒子数越多,鸟体变形模态越好. 展开更多
关键词 鸟撞 飞机风挡 数值模拟 光滑粒子流体动力学法 有限元法
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基于FEM与SPH耦合算法的单颗磨粒切削玻璃的动态过程仿真 被引量:15
18
作者 段念 王文珊 +2 位作者 于怡青 黄辉 徐西鹏 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第20期2716-2721,共6页
采用有限元法(FEM)与光滑质点流体动力学法(SPH)耦合算法,假设以圆锥作为磨粒的形状,以玻璃为工件材料,进行了单颗金刚石磨粒的三维磨削仿真。仿真结果表明:磨粒的挤压使工件材料向前方及两侧流动而产生隆起,且磨屑发生粉末化现象;沟槽... 采用有限元法(FEM)与光滑质点流体动力学法(SPH)耦合算法,假设以圆锥作为磨粒的形状,以玻璃为工件材料,进行了单颗金刚石磨粒的三维磨削仿真。仿真结果表明:磨粒的挤压使工件材料向前方及两侧流动而产生隆起,且磨屑发生粉末化现象;沟槽的实际宽度远大于磨粒的切削宽度,断裂裂纹向沟槽两侧扩张,裂纹扩展一段后就停止不前而残留下来,成为残留裂纹。该方法可以较好地解决传统有限元法进行脆性材料磨削仿真时容易发生单元畸变的问题,验证了FEM与SPH耦合算法应用于脆性材料磨削仿真研究的可行性。 展开更多
关键词 单颗金刚石加工 有限元法 光滑质点流体动力学(SPH) 脆性材料
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一种光滑粒子流体动力学-有限元法转换算法及其在冲击动力学中的应用 被引量:11
19
作者 张志春 强洪夫 高巍然 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期105-110,共6页
为了解决冲击动力学中的大变形问题,提出了一种光滑粒子流体动力学-有限元法(SPH-FEM)转换算法,以等效Mises应力作为转换判据,将冲击过程中局部大变形区域的有限元网格转换为SPH粒子.该算法在大变形区域使用具有优势的SPH,在小变形区域... 为了解决冲击动力学中的大变形问题,提出了一种光滑粒子流体动力学-有限元法(SPH-FEM)转换算法,以等效Mises应力作为转换判据,将冲击过程中局部大变形区域的有限元网格转换为SPH粒子.该算法在大变形区域使用具有优势的SPH,在小变形区域使用精度和效率更高的FEM,为冲击动力学问题的数值计算提供了一条有效途径.使用SPH-FEM转换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计算,计算结果与实验吻合较好,显示了该算法在计算精度方面的优势.在实际工程中,需要根据具体材料的失效模式,选择更加合适的转换判据. 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学 有限元法 转换算法 冲击
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聚能射流侵彻钢靶的SPH-FEM数值模拟 被引量:9
20
作者 李磊 马宏昊 +1 位作者 沈兆武 夏红兵 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期226-232,共7页
为了探讨光滑粒子-有限元耦合方法(SPH-FEM)在多介质、大变形问题三维数值模拟中的优越性和有效性,以聚能射流侵彻45#钢靶为例进行三维建模,采用LS-DYNA动力学有限元软件进行仿真。通过与流固耦合方法(ALE)仿真结果相比较分析其优越性,... 为了探讨光滑粒子-有限元耦合方法(SPH-FEM)在多介质、大变形问题三维数值模拟中的优越性和有效性,以聚能射流侵彻45#钢靶为例进行三维建模,采用LS-DYNA动力学有限元软件进行仿真。通过与流固耦合方法(ALE)仿真结果相比较分析其优越性,通过与理论计算和实验结果相比较分析其有效性。研究表明:SPH-FEM方法计算的变形图像比ALE方法更清晰,计算结果更精确,计算过程更稳定,且计算效率提高1倍;SPH-FEM方法计算的钢靶穿深、孔径的误差均小于5%。该耦合算法对于模拟多介质、大变形问题比ALE方法有效和优越。 展开更多
关键词 光滑粒子-有限元耦合方法 聚能射流 侵彻 钢靶 数值模拟
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