子彈侵徹混凝土靶板問題一直是武器研制和工程防護(hù)部門關(guān)注的重點(diǎn)，對侵徹過程和侵徹機(jī)理的研究在戰(zhàn)斗部設(shè)計(jì)、毀傷效應(yīng)評(píng)估等方面有重要意義。針對混凝土侵徹響應(yīng)問題，以往開展了大量的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究。實(shí)驗(yàn)方法往往只專注于彈靶在終點(diǎn)時(shí)刻的狀態(tài)。而數(shù)值模擬則可以借助于計(jì)算機(jī)求解侵徹過程連續(xù)介質(zhì)物理方程組，它不僅可以在一定程度上再現(xiàn)子彈在靶體中侵徹的彈道軌跡曲線，還能得到各物理量的時(shí)間歷程，從而有助于對侵徹過程進(jìn)行進(jìn)一步分析�；炷涟星謴�?cái)?shù)值模擬研究通常采用侵蝕有限元方法（FEM），該方法具有計(jì)算效率高的優(yōu)勢，但將畸變單元從模型中刪除容易造成計(jì)算模型總能量損失，使得計(jì)算結(jié)果的精度得不到保證。光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)（SPH）法能有效地避免網(wǎng)格畸變，并能自然地模擬材料的破壞、飛濺等現(xiàn)象，但相對較低的計(jì)算效率也成為其應(yīng)用于三維建模分析的瓶頸。FEM與SPH方法在模擬高速?zèng)_擊問題時(shí)各有優(yōu)缺點(diǎn)，為了集兩者優(yōu)勢于一體，近年來國內(nèi)外開始對SPH與FEM的耦合方法進(jìn)行研究，并取得了一些成果。本文就是在該背景下，基于Johnson和肖毅華等關(guān)于耦合算法的研究工作，結(jié)合具體的素混凝土及鋼筋混凝土的侵徹實(shí)驗(yàn)，將三維FE-SP... 

【文章來源】：湖南大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

單元向粒子轉(zhuǎn)化前示意圖

圖 2.2 單元向粒子轉(zhuǎn)化后示意圖 和圖 2.2 分別為單元向粒子轉(zhuǎn)化前和轉(zhuǎn)化后的示意圖。圖 A，B，C 待轉(zhuǎn)化為粒子。圖 2.2 中 A 單元轉(zhuǎn)化為 A 粒子主面時(shí)，產(chǎn)生的粒子連接到其中面積最大的主面，即粒子球形粒子的外表面到連接表面 a-b-d 的距離，通過連接算實(shí)現(xiàn)單元與粒子的耦合；同時(shí)確定球形粒子的外表面到與透距離attach ，用于粒子與其他三角形表面的接觸計(jì)算。對 B，其連接到唯一剩下的三角形面 f-g-h，確定球形粒子的h 的距離，通過連接算法使其始終保持不變，實(shí)現(xiàn)單元與 轉(zhuǎn)化為的粒子 C，所有三角形被刪除，粒子 C 不連接到任情況可總結(jié)為一個(gè)四面體單元轉(zhuǎn)化為粒子后，產(chǎn)生的粒子的三角形面，則在后續(xù)計(jì)算過程中，只要包含該三角形面算法使粒子始終與該三角形面聯(lián)系在一起；一些轉(zhuǎn)化生成接，需通過接觸算法來處理它們與其他任何三角形面之間

圖 3.1 HJC 壓力-體積應(yīng)變曲線等效強(qiáng)度綜合考慮了材料的損傷、應(yīng)變率效應(yīng)以，如圖 3.2 所示，表述為：[(1)][1ln]*** A D BP C Nfc為正則化等效應(yīng)力、 D為損傷量 (0 D 1.0)、0 / 為等效應(yīng)變率，其中cf 為準(zhǔn)靜態(tài)單軸抗壓強(qiáng)水壓力、 為響應(yīng)應(yīng)變率、101.0 s為參考應(yīng)變正則化壓力硬化系數(shù)、N 為壓力硬化指數(shù)，C 為大強(qiáng)度。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]SPH和FEM耦合法模擬磨料水射流中單磨粒加速過程[J]. 王建明,余豐,劉飛宏,張剛.  山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2011(05)
[2]一種有限元-光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)耦合算法[J]. 肖毅華,胡德安,韓旭.  計(jì)算物理. 2011(02)
[3]流體與結(jié)構(gòu)相互作用問題的FE-SPH耦合模擬[J]. 肖毅華,韓旭,胡德安.  應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào). 2011(01)
[4]基于SPH耦合有限元法的噴丸殘余應(yīng)力場數(shù)值模擬[J]. 劉飛宏,王建明,余豐,張剛.  山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2010(06)
[5]一種光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)-有限元法轉(zhuǎn)換算法及其在沖擊動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用[J]. 張志春,強(qiáng)洪夫,高巍然.  西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(01)
[6]基于FEM-SPH耦合法的彈丸侵徹鋼纖維混凝土數(shù)值模擬[J]. 紀(jì)沖,龍?jiān)?方向.  振動(dòng)與沖擊. 2010(07)
[7]SPH/FEM耦合算法在陶瓷復(fù)合靶抗侵徹?cái)?shù)值模擬中的應(yīng)用[J]. 卞梁,王肖鈞,章杰.  高壓物理學(xué)報(bào). 2010(03)
[8]FEM/SPH耦合算法的射彈沖擊起爆仿真[J]. 張忠,陳衛(wèi)東,陳浩.  系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2009(22)
[9]動(dòng)載荷作用下混凝土靶板損傷破壞的數(shù)值分析[J]. 張鳳國.  兵工學(xué)報(bào). 2009(09)
[10]基于FEM與SPH耦合算法的金屬切削仿真研究[J]. 宿崇,唐亮,侯俊銘,王宛山.  系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2009(16)

博士論文
[1]光滑粒子法與有限元的耦合算法及其在沖擊動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用[D]. 王吉.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3247218