基于SPH方法的彈丸侵徹問題的數值模擬.pdf

1、高速彈丸侵徹混凝土靶板是一個非常復雜的動力學問題,侵徹過程中混凝土要經歷大變形、高應變率、高壓作用,有限元法等基于網格的方法在計算過程中會出現網格畸變,導致計算中止等問題。而光滑粒子流體動力學(Smoothed Particle Hydrodynamics,簡稱SPH)方法是一種拉格朗日形式的無網格粒子法。在SPH方法中,用一系列具有物理特性的粒子來對模型進行模擬,不需要劃分網格,這樣可以避免網格產生畸變扭曲,且可以清楚的表現靶板沖擊過

2、程大變形,因此在高速碰撞問題中具有一定的優(yōu)勢。
　　本文第一章介紹了無網格法在國內外的研究現狀,即各無網格法的發(fā)展歷史及現狀,并且列出了本文主要研究內容和創(chuàng)新點。
　　第二章主要論述了SPH方法的基本理論。闡述了核函數近似過程,根據流體動力學基本方程組推導了SPH離散表達式,介紹了與SPH方法計算相關的一些問題,如五種常見的光滑函數、人工粘性的引入、光滑長度的選取,粒子搜索的方法等。在SPH理論的基礎上,用ANSYS/LS_

3、DYNA有限元軟件中的SPH算法程序,對彈丸侵徹金屬靶板的過程進行數值模擬研究,將SPH方法計算結果與傳統(tǒng)的有限元法進行對比,比較SPH方法與有限元法在侵徹靶板過程中計算效率與精度方面的優(yōu)缺點。
　　第三章描述了混凝土破壞準則,對侵徹問題的三種研究方法進行了簡單的介紹。并應用有限元法對彈體侵徹混凝土靶板進行試算,觀察混凝土成坑、破碎、剝落等現象。
　　第四章建立基于 SPH方法的彈丸侵徹混凝土靶板模型,用 LS_DYNA求解

4、器進行求解,結果表明,SPH算法能夠清楚的模擬混凝土的壓垮、破碎、飛濺及斷裂等動態(tài)響應行為。比較不同因素對計算結果的影響,包括混凝土靶厚、侵徹速度以及彈丸材質,結果顯示,增加混凝土靶板的厚度可以有效地提高其抗侵徹能力,靶板厚度越小,下部混凝土容易剝落貫穿;侵徹速度越小,抗侵徹能力越強;彈體質量越大,其抗侵徹能力越弱,但是彈體變形情況與剛度有關,與質量關系不大;且侵徹速度對侵徹能力的的影響較其他兩者大。
　　由于 SPH算法計算效率