最優(yōu)輸運(yùn)無(wú)網(wǎng)格方法（optimal transportation meshfree method,OTM）相比傳統(tǒng)的SPH方法,可以有效克服現(xiàn)有顯式分析中能量不守恒問(wèn)題,完全避免SPH方法中存在的拉力不穩(wěn)定性,并可規(guī)避零能模式的出現(xiàn).本文采用OTM方法對(duì)鋁制球形彈丸超高速撞擊鋁合金靶板問(wèn)題開(kāi)展了數(shù)值模擬研究.為描述鋁在高溫高壓和高應(yīng)變率條件下的動(dòng)態(tài)力學(xué)響應(yīng),采用Johnson-Cook材料模型和Mie-Grüneisen狀態(tài)方程對(duì)超高速撞擊單層靶板進(jìn)行數(shù)值模擬,得到的彈坑直徑、碎片云長(zhǎng)度與寬度以及內(nèi)核碎片云的形態(tài)和分布與實(shí)驗(yàn)吻合較好.此外,對(duì)超高速撞擊雙層靶板問(wèn)題也進(jìn)行了數(shù)值模擬,模擬得到的碎片云形貌參數(shù)符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果,二次碎片云的模擬長(zhǎng)度與實(shí)驗(yàn)結(jié)果僅相差2.6%.數(shù)值模擬結(jié)果表明OTM方法非常適合于模擬超高速碰撞問(wèn)題. 

【文章來(lái)源】：北京理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,40(06)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

物質(zhì)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)空間離散方案

基于OTM方法所編制程序的主要算法流程如圖2所示.① 幾何模型的初始化. 一般地,將d維的問(wèn)題域(幾何模型)Ω0進(jìn)行網(wǎng)格劃分生成初始節(jié)點(diǎn)集{xa,0,a=1,2,…,N},并取每個(gè)單元的形心作為一個(gè)物質(zhì)點(diǎn)的初始位置,組成物質(zhì)點(diǎn)集{xp,0,p=1,2,…,M},物質(zhì)點(diǎn)的初始體積可設(shè)為該物質(zhì)點(diǎn)所在單元占據(jù)的空間大小.

如圖3所示,鋁制球形彈丸半徑為5 mm,鋁靶板的尺寸為50 mm×50 mm×4 mm,鋁球的撞擊速度設(shè)為與實(shí)驗(yàn)[8] 一致的6.18 km/s. 計(jì)算過(guò)程中,時(shí)間步長(zhǎng)由CFL條件給出,每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)的量級(jí)約為0.1 μs,室溫設(shè)為300 K.圖4為20 μs時(shí)OTM方法計(jì)算得到的碎片分布,將其與Hiermaier的實(shí)驗(yàn)[8] 及Hiermaier數(shù)值模擬結(jié)果[8] 進(jìn)行對(duì)比,可以發(fā)現(xiàn)OTM得到的碎片云,整個(gè)碎片云的大部分質(zhì)量中位于外泡碎片云的前端,氣泡的大致形貌較為圓潤(rùn),在形貌上和分布上都與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好.

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超高速碰撞成坑特性分子動(dòng)力學(xué)模擬[J]. 巨圓圓,張慶明,龍仁榮,武強(qiáng),龔自正.  北京理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(12)



本文編號(hào)：3626946