流固耦合破坏分析的多分辨率PD-SPH方法

摘要：

流固耦合破坏是一类涉及结构变形与破坏以及复杂自由表面现象的强非线性力学问题.结合近场动力学(peridynamics,PD)与光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)各自的优势并考虑其计算效率问题,提出一种适用于分析流-固耦合破坏问题的多分辨率PD-SPH混合方法.分别采用SPH和PD方法以不同的空间和时间分辨率对流体和结构进行离散与求解,利用具有与流体粒子相同光滑长度的虚粒子处理流-固界面,以高精度满足界面边界条件.通过两个经典算例:液柱静压力下弹性板的变形和溃坝流体冲击弹性闸门的变形问题,表明提出的多分辨率PD-SPH方法兼具较高的计算精度和计算效率;对含裂缝的Koyna重力坝水力劈裂问题进行模拟计算,所得裂缝扩展路径与文献结果吻合,说明该方法适用于涉及结构破坏的流固耦合问题仿真.最后尝试采用该方法进行流体冲击作用下含裂纹混凝土板崩塌过程数值仿真,准确描述混凝土板的断裂破坏和全过程中的流体运动.多分辨率PD-SPH混合方法或可为流-固耦合作用下的结构损伤破坏仿真提供一种新选择.

关键词：流-固耦合、结构破坏、近场动力学、光滑粒子流体动力学、多分辨率

所属期刊栏目：54

分类号：O353.4(流体力学)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;江苏省研究生科研创新计划资助项目

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11页

页码：3333-3343