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运用von Neumann稳定性分析方法对采用3次B-样条核函数的一维标准SPH进行了稳 定性分析,在此基础上对扰动波长的影响进行了讨论,并用一维弹性杆的SPH 计算对分析结论进行了数值验证. 理论分析和数值计算表明, von Neumann分析所得的稳定性随扰动波长变化的规律与实际计算结果完全相符, SPH稳定性与扰 动波长密切相关. 对于所分析的SPH方法,在扰动波长最小处稳定性最差,而在其它扰 动波长下,SPH的计算则可以在拉伸状态下稳定.     

固体介质中SPH方法的拉伸不稳定性问题研究进展

光滑粒子流体动力学法(smoothed particle hydrodynamics, SPH)是一种基于核估计的无网格Lagrange数值方法.它用粒子方程离散流体动力学的连续方程, 既可以处理有限元难于处理的大变形和严重扭曲问题, 又可以处理有限差分法不易处理的自由边界和材料界面的问题, 在固体力学中的冲击、爆炸和裂纹模拟中具有广阔的发展前景.但是, 该算法的拉伸不稳定性(tensile instability)问题是它在固体力学领域中应用的最大障碍.对SPH稳定性分析表明, 算法不稳定性的条件仅与应力状态和核函数的2阶导数有关.目前, 应力点法(stress points)、Lagrange核函数法、人工应力法(artificialstress)、修正光滑粒子法(corrective smoothed particle method, CSPM)和守恒光滑法(conservativesmoothing)以及其他一些方法成功地改善了SPH的拉伸不稳定性, 但是每一种方法都不能彻底解决SPH的拉伸不稳定性问题.本文介绍了SPH法的方程和Von Neumann稳定性分析的思想, 以及国内外在这几个方面的研究成果及其最新进展, 同时指出目前研究中存在的问题和研究的方向.      

HTPB固体推进剂增塑剂选取分子模拟研究

固体推进剂中增塑剂要求同粘合剂体系相容性良好,并提高体系的低温性能.本文采用分子动力学(MD)方法,首先计算了端羟基聚丁二烯(HTPB)粘合剂及增塑剂癸二酸二辛酯(DOS)、己二酸二辛酯(DOA)、壬酸异癸酯(TOA)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二辛酯(DOP)的溶度参数,以此从相容性角度选取推进剂增塑剂;计算数值基本吻合实验值,表明常用的增塑剂从相容性都能满足要求.其次模拟获取了HTPB及HTPB/增塑剂混合体系的比体积-温度关系得到了体系的玻璃化转变温度(Tg),揭示增塑剂对HTPB体系低温性能的影响.结果显示:(1)HTPB的Tg模拟值为202K,基本吻合实验值196K.(2)HTPB/DOS混合体系中,当增塑剂DOS的质量含量从12%、22%、29%到36%(摩尔含量分别为50%、66%、75%和90%)增加时,体系的Tg线性降低;TOA和DOP增塑的粘合剂体系(摩尔含量为75%)Tg也降低,而增塑剂DOA和DBP对体系的Tg影响不大.因此,基于相容性及提高粘合剂低温性能考虑,DOS、DOA和DOP作为HTPB的增塑剂优于TOA和DBP.