完全拉格朗日SPH在冲击问题中的改进和应用

摘要：

光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)在模拟固体大变形、破碎和裂纹扩展等问题中有天然的优势,但SPH固有的拉伸不稳定缺陷是SPH在计算固体力学领域进一步应用的一大障碍.完全拉格朗日SPH(total Lagrangian-SPH,TL-SPH)方法是一种有效的改善拉伸不稳定的措施,但其仍面临边界区域精度低、界面条件难以施加、损伤裂纹难以模拟等缺陷.因此,首先将可达到二阶精度的高阶SPH方法与TL-SPH耦合,为了节省高阶方法的计算量,进一步简化粒子选取模式,提出TL-SFPM(TL-simplified finite particle method)方法;其次,将可提高界面精度的DFPM(discontinuous finite particle method)方法与TL-SPH结合,并提出一种基于黎曼解的界面接触算法,通过在不同材料粒子间建立黎曼模型求解不同材料间的相互作用,分别应用于流体-固体接触和固体-固体接触中;再者,为了捕捉固体受外载荷后的损伤程度及破坏模式,提出一种完全拉格朗日框架下的粒子损伤破坏模型;最后,通过流-固冲击的带弹性挡板溃坝算例和固-固冲击的子弹撞击靶板算例验证提出的TL-SFPM方法、界面接触算法和损伤破坏模型的合理性和精确性,进一步扩展TL-SPH方法在计算固体冲击问题中的应用.

关键词：完全拉格朗日SPH、拉伸不稳定、黎曼接触、冲击、计算精度

所属期刊栏目：54

分类号：O34(固体力学)

资助基金：中央高校基本科研业务费资助项目;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-01-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：3297-3309