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一种基于颗粒接触的二维无网格方法及其在高速冲击模拟中的应用
引用本文:冯 春,李世海,刘晓宇.一种基于颗粒接触的二维无网格方法及其在高速冲击模拟中的应用[J].爆炸与冲击,2014,34(3):292-299.
作者姓名:冯 春  李世海  刘晓宇
作者单位:中国科学院力学研究所,北京 100190
基金项目:国家自然科学基金青年科学基金项目(11302230);国家科技支撑计划项目(2012BAK10B00);国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2010CB731506)~~
摘    要:为解决基于连续介质力学的离散元方法(CDEM)在高速冲击模拟中因网格畸变导致的系统能量发散问题,提出了一种基于颗粒接触的二维无网格方法(PCMM)。该方法基于颗粒间复杂丰富的接触信息构建三角形单元,通过接触对的演化更新实现旧单元(满足删除条件的单元)的删除及新单元(满足创建条件的单元)的重建,通过在单元内引入流体弹塑性模型实现高速冲击问题的模拟。给出了三角形单元创建的3个必备条件:组成单元的3个颗粒必须彼此接触,任意一个内角必须在30°~150°之间,任意一条边长必须大于平均半径的0.5倍。弹性杆撞击、泰勒杆、碎片云、子弹入射靶板等算例的结果表明了PCMM方法在模拟高速冲击问题方面的正确性及合理性。

关 键 词:爆炸力学    无网格方法    颗粒接触    高速冲击    CDEM    流体弹塑性模型    碎片云
收稿时间:2012-10-25

A2Dparticlecontact-basedmeshfreemethodanditsapplication tohypervelocityimpactsimulation
FengChun,LiShi-hai,LiuXiao-yu.A2Dparticlecontact-basedmeshfreemethodanditsapplication tohypervelocityimpactsimulation[J].Explosion and Shock Waves,2014,34(3):292-299.
Authors:FengChun  LiShi-hai  LiuXiao-yu
Institution:Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
Abstract:Tosolvethenoconvergenceproblemduetogriddistortionwhensimulatinghypervelocity impactproblemsusingcontinuum-baseddiscreteelementmethod (CDEM),a2Dparticlecontactbasedmeshfreemethod (PCMM)ispresented.InPCMM,triangleelementsarecreatedbasedon complexandabundantcontactinformationbetweenparticles.Accordingtotheevolutionandrenewal ofcontactpairs,oldelements(satisfyingthedeletioncondition)willbedeletedandnewelements (satisfyingthecreationcondition)willbecreated.Byintroducingfluid-elastic-plasticmodelforelements, thehypervelocityimpactproblemscouldbesimulatedwell.Threeconditionstocreatetriangle elementaregiven:thethreeparticleswhichtheelementconsistedofshouldcontactwitheachother; eachinternalangleofthetriangleelementshouldlocatebetween30and150degree;eachedgelength oftheelementshouldbelargerthan0.5timesofaverageradius.Theresultsofnumericalcases(elasticbarimpactingrigidwall, Taylorbar,debrisclouds,andbulletpenetration)showtheaccuracyand rationalityofPCMM.
Keywords:mechanicsofexplosion  meshfree method  particlecontact  hypervelocityimpact  
CDEM" target="_blank">CDEM')" href="#">
CDEM
  fluid-elastic-plasticmodel  debrisclouds
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