| 一种自适应轴对称FEM-SPH耦合算法及其在高速冲击模拟中的应用 |
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| 引用本文： | 肖毅华,胡德安,韩旭,杨刚.一种自适应轴对称FEM-SPH耦合算法及其在高速冲击模拟中的应用[J].爆炸与冲击,2012,32(4):384-392. |
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| 作者姓名： | 肖毅华 胡德安 韩旭 杨刚 |
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| 作者单位： | 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,湖南长沙,410082;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,湖南长沙,410082;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,湖南长沙,410082;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,湖南长沙,410082 |
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| 摘 要： | 为了准确、高效地模拟高速冲击问题,提出了一种自适应轴对称有限元(FEM)-光滑粒子流体动力
学(SPH)耦合算法。该算法在初始时刻全部采用FEM 计算,在动态变形过程中自动将畸变单元转化为粒
子,采用SPH 计算。该算法采用一种新的耦合算法实现单元与粒子间的高精度耦合,并应用最小内角转化准
则和单元分组转化方式实现单元向粒子的自动转化。计算了几个典型的高速冲击问题:首先,通过计算应力
波传播测试了新的单元-粒子耦合算法的精度;然后,通过计算泰勒杆问题验证了自适应耦合算法及相应程序
的正确性;最后,计算了弹体侵彻铝板和混凝土板。结果表明:自适应耦合算法计算精度好且效率高,适合模
拟高速冲击问题。
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| 关 键 词： | 固体力学 自适应耦合 有限元法 高速冲击 光滑粒子流体动力学 |
An adaptive axisymmetric FEM-SPH coupling algorithm and its application to high velocity impact simulation |
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| XIAO Yi-hua
,
HU De-an
,
HAN Xu
,
YANG Gang.An adaptive axisymmetric FEM-SPH coupling algorithm and its application to high velocity impact simulation[J].Explosion and Shock Waves,2012,32(4):384-392. |
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| Authors: | XIAO Yi-hua HU De-an HAN Xu YANG Gang |
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| Affiliation: | 1.StateKeyLaboratoryofAdvancedDesignand ManufacturingforVehicleBody, |
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| Abstract: | Anadaptiveaxisymmetricfiniteelementmethod(FEM)-smoothedparticlehydrodynamics
(SPH)couplingalgorithmisproposedtoaccuratelyandefficientlysimulatehighvelocityimpactproblems.
ItusesFEMtocalculateatthebeginning.Duringthedeformationprocess,itautomatically
convertsdistortedelementstoparticlesandusesSPHforcalculationattheseregionswheredistorted
elementsappear.Intheadaptivecouplingalgorithm,anewcouplingalgorithmisappliedtolinkelementsandparticlesaccurately,
andaminimuminterioranglecriterioncombinedwithagroup-based
conversionmannerisadoptedtoconvertelementstoparticles.Severaltypicalhighvelocityimpact
problemsarecalculated.Firstly,thestresswavepropagationiscalculatedtotesttheaccuracyofthe
newelement-particlecouplingalgorithm.Then,theTaylortestiscalculatedtovalidatetheadaptive
couplingalgorithmandthecorrespondingcode.Finally,thesimulationofprojectilespenetratingaluminumandconcreteplatesispresented.
Theresultsshowthattheadaptivecouplingalgorithmisaccurateandefficientanditisverysuitableforthesimulationofhighvelocityimpact. |
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| Keywords: | solidmechanic adaptivecoupling FEM highvelocityimpact SPH |
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