研究彈丸撞擊侵蝕靶材對工業(yè)發(fā)展具有深遠的影響,可靠預(yù)測撞擊效果和復(fù)雜表面形貌是此類問題研究的重中之重。彈丸撞擊侵蝕靶材是十分復(fù)雜和難以控制參數(shù)的過程,且伴隨著靶體材料的堆積、破碎和分離等大變形現(xiàn)象,給仿真研究帶來了極大的挑戰(zhàn)。物質(zhì)點法采用質(zhì)點和背景網(wǎng)格的雙重描述,對背景網(wǎng)格施加邊界約束,每步計算結(jié)束丟棄變形的網(wǎng)格并采用新的背景網(wǎng)格,有效避免了有限元網(wǎng)格法中網(wǎng)格畸變及無網(wǎng)格法中邊界施加困難等問題,適合處理彈丸撞擊侵蝕靶材這類大變形問題。本文基于物質(zhì)點法開展棱形彈丸撞擊靶材表面形貌的數(shù)值模擬研究,探究彈丸以不同初始入射條件撞擊靶材時彈丸翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象及靶材表面形貌的變化規(guī)律�；谖镔|(zhì)點法編寫了彈丸撞擊靶材的程序并進行了驗證。首先利用加權(quán)余量法推導(dǎo)出物質(zhì)點法控制方程,建立彈丸撞擊靶材的求解格式,給出物質(zhì)點法的顯式求解過程;其次引入剛體模型和剛?cè)峤佑|算法,采用Fortran語言編寫了彈丸撞擊靶材的物質(zhì)點法程序;最后使用自編程序?qū)庑螐椡璐怪弊矒艚饘侔胁牡倪^程進行了數(shù)值模擬,分析彈丸翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象、彈坑輪廓的切屑堆積高度和彈坑深度,并將MPM仿真結(jié)果與文獻中SPH-FEM仿真結(jié)果和實驗結(jié)果進行了對比,結(jié)果吻... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．３噴丸強化

研宄大量彈丸撞擊侵蝕靶材表面對工業(yè)發(fā)展具有深遠的影響，可靠預(yù)測撞擊??侵蝕效果和復(fù)雜表面形貌的形成始終是此類問題研宄的重中之重。工業(yè)過程中存??在具有破壞性效果的彈丸侵蝕現(xiàn)象，如河床沖刷（如圖１．１所示）、蜂窩橋墩（如??圖１．２所示）；也存在具有實用性效果的彈丸撞擊現(xiàn)象，如噴丸強化（如圖１．３所??示）和噴砂除銹（如圖１．４所示）等。??＿遍??圖１．１河床沖刷?圖１．２蜂窩橋墩??Ｗｌｉｐｉ??圖１．３噴丸強化?圖１．４噴砂除銹??研宄彈丸撞擊侵蝕靶材表面的有害現(xiàn)象和有益現(xiàn)象對工業(yè)發(fā)展都具有積極的??作用。一方面，水體和水體中大量的顆粒物質(zhì)對河床及橋塌的撞擊、摩擦，使得??河床表面物質(zhì)在這樣長時間的集中作用下脫離，河床形成網(wǎng)狀構(gòu)紋和細溝，甚至是??半固定的水道，對地表形貌產(chǎn)生很大的影響；而橋鐓在長久的沖刷作用下，表面??物質(zhì)發(fā)生脫落，橋墩表面出現(xiàn)坑坑洼洼的形貌，裸露出內(nèi)部的鋼筋和混凝土，存??在重大安全隱患問題。可靠預(yù)測水體及水體雜質(zhì)侵蝕河床和橋墩的破壞性效果，??能夠有效避免此類安全隱患；Ｗ?？／／面，彈九撞擊侵蝕靶材表面在工業(yè)ｈ的應(yīng)用??１??

?２．２物質(zhì)點法的控制方程??圖２．２描述的是物體在固定的笛卡爾直角坐標系中的運動。當(dāng)／?＝?０時，空間??中物體所占領(lǐng)的區(qū)域稱為初始構(gòu)形（ｉｎｉｔｉａｌｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ），記為ｑ。當(dāng)／＃０時，??空間中物體所占領(lǐng)的區(qū)域稱為現(xiàn)時構(gòu)形（ｃｕｒｒｅｎｔ?ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ），記為Ｑ。以特??定的構(gòu)形作為基準用來度量物體的運動，記為參考構(gòu)形（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）。??初始構(gòu)形和現(xiàn)時構(gòu)形都可以當(dāng)作參考構(gòu)形。物質(zhì)點法通常采用拉格朗日法來描述??物體的運動。拉格朗日法依據(jù)選取參考構(gòu)形的不同分成兩種：完全拉格朗日格式??米用的是初始構(gòu)形，基本變量為物質(zhì)坐標Ｘ和？，在初始構(gòu)形上計算虛功方程，??求導(dǎo)物質(zhì)坐標Ｚ?；更新拉格朗日格式采用的是現(xiàn)時構(gòu)形，基本變量為物質(zhì)坐標Ｘ??和／，在現(xiàn)時構(gòu)形上計算虛功方程，求導(dǎo)空間坐標Ｘ。由于更新拉格朗日格式在??描述大變形動力學(xué)問題中體現(xiàn)了優(yōu)勢，在物質(zhì)點中一般采用更新拉格朗日格式。??現(xiàn)吋構(gòu)型ｑ??圖２．２初始構(gòu)形和現(xiàn)時構(gòu)形??初始構(gòu)形中


本文編號：3015576