基于SPH算法的刚性弹丸侵彻的数值模拟

摘要：

针对光滑粒子流体动力学(smooth particle hydrodynamics,简称SPH)方法在高速碰撞问题中的应用,利用大型动力学仿真软件LS-DYNA对球形弹丸以1 000 m/s的速度侵彻1.2 cm厚度钢板这一过程进行数值模拟分析.求解过程中球形弹丸采用刚性(Rigid)材料,钢板采用John-son_Cook材料属性、Gruneisen状态方程.分别用有限元法、SPH-FEM(smooth particle hydrody-namics-finite element method,简称SPH-FEM)耦合算法和SPH算法对钢板进行模拟,并对这3种方法计算结果的Mises应力云图、系统能量、速度、加速度和计算效率进行对比,分析3种方法在高速碰撞问题中的优缺点.研究结果表明:SPH算法计算效率低,仅1/4模型的计算时长就是有限元法的6.4倍,而有限元法不能很好地模拟高速碰撞中材料大变形、飞溅现象,相比之下,SPH-FEM耦合算法能够弥补两者的不足,且精度能够达到要求.

关键词：结构力学、高速碰撞、数值模拟、有限元法、SPH-FEM耦合算法、SPH

所属期刊栏目：34

分类号：O313.4(理论力学（一般力学）)

在线出版日期：2014-07-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：74-79