基于SPH方法的彈丸侵徹問題的數(shù)值模擬.pdf

1、高速彈丸侵徹混凝土靶板是一個非常復(fù)雜的動力學(xué)問題,侵徹過程中混凝土要經(jīng)歷大變形、高應(yīng)變率、高壓作用,有限元法等基于網(wǎng)格的方法在計算過程中會出現(xiàn)網(wǎng)格畸變,導(dǎo)致計算中止等問題。而光滑粒子流體動力學(xué)(Smoothed Particle Hydrodynamics,簡稱SPH)方法是一種拉格朗日形式的無網(wǎng)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(jìn)行模擬,不需要劃分網(wǎng)格,這樣可以避免網(wǎng)格產(chǎn)生畸變扭曲,且可以清楚的表現(xiàn)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(wǎng)格法在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,即各無網(wǎng)格法的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀,并且列出了本文主要研究內(nèi)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(shù)近似過程,根據(jù)流體動力學(xué)基本方程組推導(dǎo)了SPH離散表達(dá)式,介紹了與SPH方法計算相關(guān)的一些問題,如五種常見的光滑函數(shù)、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(chǔ)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(jìn)行數(shù)值模擬研究,將SPH方法計算結(jié)果與傳統(tǒng)的有限元法進(jìn)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(zhǔn)則,對侵徹問題的三種研究方法進(jìn)行了簡單的介紹。并應(yīng)用有限元法對彈體侵徹混凝土靶板進(jìn)行試算,觀察混凝土成坑、破碎、剝落等現(xiàn)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(jìn)行求解,結(jié)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(yīng)行為。比較不同因素對計算結(jié)果的影響,包括混凝土靶厚、侵徹速度以及彈丸材質(zhì),結(jié)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(zhì)量越大,其抗侵徹能力越弱,但是彈體變形情況與剛度有關(guān),與質(zhì)量關(guān)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