流固耦合與接觸沖擊算法的研究及實現(xiàn).pdf

1、本文主要研究了兩部分內(nèi)容，涉及沖擊載荷作用的流固耦合問題和接觸沖擊問題。本文中流場數(shù)值計算部分采用TVD格式求解流場的Euler方程，固體數(shù)值計算部分采用三維等參有限單元求解Lagrange 坐標(biāo)系下的虛功方程，接觸沖擊算法部分采用Pinball Method 求解接觸面上主從單元間的接觸力?；诂F(xiàn)有計算程序平臺，添加了可壓縮型巖土和泡沫材料與粘彈性材料兩種本構(gòu)關(guān)系。計算了復(fù)合射孔彈起爆后火藥的燃燒場及其在水中的傳播，在流場沖擊載荷被施

2、加到巖石材料的情況下，模擬了巖石材料的動力學(xué)響應(yīng)，得到了巖石動態(tài)破碎區(qū)域分布，及其與加載參數(shù)之間的關(guān)系。針對預(yù)置不同角度裂紋的板結(jié)構(gòu)，分析了其受到?jīng)_擊載荷后，裂紋的擴(kuò)展規(guī)律，裂紋周圍應(yīng)力場的分布。采用Pinball Method 實現(xiàn)了接觸沖擊算法，對此算法在一維彈性接觸碰撞，三維低速碰撞和三維高速碰撞等情況下的計算結(jié)果進(jìn)行了考核。進(jìn)一步計算了包含流固耦與接觸沖擊的算例，得到了一系列的計算結(jié)果。
　　 本研究分為六個部分：第一章

3、介紹了本文的研究背景，相關(guān)領(lǐng)域的研究進(jìn)展以及本文的主要研究內(nèi)容。第二章介紹了本文固體和流體計算，接觸沖擊算法的理論基礎(chǔ)，重點(diǎn)介紹了固體有限元方法和接觸沖擊算法的理論基礎(chǔ)，離散形式，邊界條件及數(shù)值解法。第三章第一部分介紹了所添加的兩個本構(gòu)關(guān)系，第二部分第一個算例計算了涉及流固耦合的火藥燃燒場計算，巖石受高溫高壓燃?xì)鈮毫堰^程，動態(tài)破碎區(qū)分布。第二個算例計算了受到?jīng)_擊載荷后，預(yù)置不同角度裂紋板裂紋的擴(kuò)展規(guī)律及裂紋周圍應(yīng)力場的變化規(guī)律。第四章詳