計及熱傳導的沖擊動力學數(shù)值方法研究
發(fā)布時間：2021-07-30 01:47
建立在嚴格物理模型和數(shù)學推導基礎(chǔ)上的數(shù)值計算成為當前科學研究與工程設(shè)計中的重要手段。關(guān)于沖擊動力學問題的數(shù)值計算方法、程序及軟件均得到了很大的發(fā)展,但是仍有一些問題值得深入研究,其中之一就是沖擊過程中的熱傳導。在既往的沖擊動力學問題如侵徹、絕熱剪切的數(shù)值模擬中,往往認為沖擊過程十分短暫,熱傳導對計算產(chǎn)生的影響很小,從而可忽略不計,也即以絕熱模型來處理沖擊溫升。然而,熱傳導因素究竟能對計算產(chǎn)生多大的、怎樣的影響,很少有文獻進行系統(tǒng)地研究。通常,沖擊動力學問題涉及到高溫高壓大變形,能量會高度集中在局部位置,比如彈靶界面或靶板絕熱剪切區(qū)域內(nèi),熱傳導必然會影響能量的分布,進而引起材料力學性能的變化。因此,在數(shù)值計算中考慮熱傳導的影響,模擬結(jié)果更加符合物理事實,更具有工程指導意義�；谝陨夏康�,本文在系統(tǒng)地研究了有限元（Finite Element Method,簡稱FEM）、光滑粒子流體動力學（Smoothed Particle Hydrodynamics,簡稱SPH）和有限元光滑粒子耦合（FEM-SPH）方法的基礎(chǔ)上,將熱傳導分別引入到有限元、SPH和FEM-SPH方法中,建立了相應(yīng)的計及熱...
【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：120 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１．１熱傳導對數(shù)值計算的影響??
??（三）進行了計及熱傳導的有限元和光滑粒子耦合算法研宄??①研究了有限元ＳＰＨ耦合方法中的熱傳導計算問題，提出了使用傳統(tǒng)耦合方法進??行沖擊過程的響應(yīng)計算，同時使用ＳＰＨ方法進行熱傳導計算的新方法來實現(xiàn)沖擊傳熱??耦合計算。這種方法即實現(xiàn)了沖擊過程的傳熱計算，又保證了計算效率。②對耦合方法??中的其他問題進行了探討，比如單元和ＳＰＨ粒子之間的相互接觸問題。③使用該方法??對長桿彈侵徹陶瓷復合靶和平頭彈沖塞有限厚金屬靶問題進行了數(shù)值計算，與第三章使??用純ＳＰＨ方法的計算結(jié)果進行比較，驗證了第四章所提方法的可行性和正確性。??１．４．２本文的章節(jié)安排??本文的研宄路線和章節(jié)安排如圖１．３所示，具體內(nèi)容安排簡述如下：??第一章緒論，闡述了課題的意義、研宄現(xiàn)狀以及本文的主要工作；第二章建立了計??及熱傳導的沖擊動力學有限元方法，針對泰勒桿沖擊和梯形件絕熱剪切進行了數(shù)值分??析；第三章建立了計及熱傳導的沖擊動力學ＳＰＨ方法，針對長桿彈侵徹和金屬靶沖塞??進行了數(shù)值分析；第四章建立了計及熱傳導的沖擊動力學ＦＥＭ－ＳＰＨ方法，并驗證了該??方法的可行性和可靠性；第五章是對全文工作的總結(jié)及對未來工作的展望。??
Ｈｎ?７１??式中？７?＝?１／廣，表示比容。??在圖２．１所示的二維軸對稱坐標系里，０表示周向，ｒ表示徑向，２表示軸向，應(yīng)變??率張量＆具體可表示為：??１１??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]泰勒桿實驗對材料動態(tài)本構(gòu)參數(shù)的確認和優(yōu)化確定[J]. 呂劍,何穎波,田常津,張方舉,陳成軍,鄧宏見. 爆炸與沖擊. 2006(04)
[2]SPH算法在高速侵徹問題中的應(yīng)用[J]. 徐志宏,湯文輝,羅永. 國防科技大學學報. 2005(04)
[3]長桿彈侵徹受約束A95陶瓷靶的實驗研究[J]. 孫宇新,李永池,于少娟,胡秀章. 彈道學報. 2005(02)
[4]穿甲侵徹過程中靶板內(nèi)絕熱剪切帶特性及形成原因分析[J]. 李金泉,黃德武,段占強,李守新. 兵工學報. 2005(01)
[5]彈丸侵徹混凝土的SPH算法[J]. 宋順成,才鴻年. 爆炸與沖擊. 2003(01)
[6]預扭轉(zhuǎn)鎢合金桿彈侵徹鋼靶的數(shù)值模擬[J]. 許沭華,王肖鈞,張剛明,劉文韜. 爆炸與沖擊. 2002(03)
[7]卵形頭部彈丸對混凝土靶板侵徹的二維數(shù)值模擬[J]. 李永池,袁福平,胡秀章,朱林法,王道榮. 彈道學報. 2002(01)
[8]SPH數(shù)值模擬中固壁邊界的一種處理方法[J]. 湯文輝,毛益明. 國防科技大學學報. 2001(06)
[9]含熱傳導的沖擊動力學有限元程序的研究與應(yīng)用[J]. 黃晨光,段祝平. 爆炸與沖擊. 2001(04)
[10]沖擊載荷作用下鎢合金材料絕熱剪切帶形成機理[J]. 魏志剛,李永池,李劍榮,胡時勝. 金屬學報. 2000(12)
博士論文
[1]應(yīng)力波傳播和噴發(fā)彈侵徹數(shù)值模擬中的SPH方法[D]. 章杰.中國科學技術(shù)大學 2015
[2]爆炸焊接界面熱力耦合數(shù)值模擬研究[D]. 莫非.大連理工大學 2012
[3]有限元法與光滑粒子法的耦合算法研究[D]. 肖毅華.湖南大學 2012
[4]鑄造充型過程SPH方法建模及數(shù)值模擬[D]. 曹文炅.華南理工大學 2011
[5]工程材料的損傷演化表征和破壞規(guī)律研究[D]. 蔣東.中國科學技術(shù)大學 2010
[6]光滑粒子法的改進及其若干典型應(yīng)用[D]. 楊剛.湖南大學 2010
[7]基于SPH方法的沖擊動力學若干問題研究[D]. 許慶新.上海交通大學 2009
[8]高速碰撞中的SPH方法及其應(yīng)用研究[D]. 卞梁.中國科學技術(shù)大學 2009
[9]基于光滑質(zhì)點水動力學（SPH）方法的自由表面流動數(shù)值模擬研究[D]. 龔凱.上海交通大學 2009
[10]基于SPH方法的空間碎片超高速碰撞特性及其防護結(jié)構(gòu)設(shè)計研究[D]. 徐金中.國防科學技術(shù)大學 2008
本文編號：3310434
【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：120 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１．１熱傳導對數(shù)值計算的影響??
??（三）進行了計及熱傳導的有限元和光滑粒子耦合算法研宄??①研究了有限元ＳＰＨ耦合方法中的熱傳導計算問題，提出了使用傳統(tǒng)耦合方法進??行沖擊過程的響應(yīng)計算，同時使用ＳＰＨ方法進行熱傳導計算的新方法來實現(xiàn)沖擊傳熱??耦合計算。這種方法即實現(xiàn)了沖擊過程的傳熱計算，又保證了計算效率。②對耦合方法??中的其他問題進行了探討，比如單元和ＳＰＨ粒子之間的相互接觸問題。③使用該方法??對長桿彈侵徹陶瓷復合靶和平頭彈沖塞有限厚金屬靶問題進行了數(shù)值計算，與第三章使??用純ＳＰＨ方法的計算結(jié)果進行比較，驗證了第四章所提方法的可行性和正確性。??１．４．２本文的章節(jié)安排??本文的研宄路線和章節(jié)安排如圖１．３所示，具體內(nèi)容安排簡述如下：??第一章緒論，闡述了課題的意義、研宄現(xiàn)狀以及本文的主要工作；第二章建立了計??及熱傳導的沖擊動力學有限元方法，針對泰勒桿沖擊和梯形件絕熱剪切進行了數(shù)值分??析；第三章建立了計及熱傳導的沖擊動力學ＳＰＨ方法，針對長桿彈侵徹和金屬靶沖塞??進行了數(shù)值分析；第四章建立了計及熱傳導的沖擊動力學ＦＥＭ－ＳＰＨ方法，并驗證了該??方法的可行性和可靠性；第五章是對全文工作的總結(jié)及對未來工作的展望。??
Ｈｎ?７１??式中？７?＝?１／廣，表示比容。??在圖２．１所示的二維軸對稱坐標系里，０表示周向，ｒ表示徑向，２表示軸向，應(yīng)變??率張量＆具體可表示為：??１１??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]泰勒桿實驗對材料動態(tài)本構(gòu)參數(shù)的確認和優(yōu)化確定[J]. 呂劍,何穎波,田常津,張方舉,陳成軍,鄧宏見. 爆炸與沖擊. 2006(04)
[2]SPH算法在高速侵徹問題中的應(yīng)用[J]. 徐志宏,湯文輝,羅永. 國防科技大學學報. 2005(04)
[3]長桿彈侵徹受約束A95陶瓷靶的實驗研究[J]. 孫宇新,李永池,于少娟,胡秀章. 彈道學報. 2005(02)
[4]穿甲侵徹過程中靶板內(nèi)絕熱剪切帶特性及形成原因分析[J]. 李金泉,黃德武,段占強,李守新. 兵工學報. 2005(01)
[5]彈丸侵徹混凝土的SPH算法[J]. 宋順成,才鴻年. 爆炸與沖擊. 2003(01)
[6]預扭轉(zhuǎn)鎢合金桿彈侵徹鋼靶的數(shù)值模擬[J]. 許沭華,王肖鈞,張剛明,劉文韜. 爆炸與沖擊. 2002(03)
[7]卵形頭部彈丸對混凝土靶板侵徹的二維數(shù)值模擬[J]. 李永池,袁福平,胡秀章,朱林法,王道榮. 彈道學報. 2002(01)
[8]SPH數(shù)值模擬中固壁邊界的一種處理方法[J]. 湯文輝,毛益明. 國防科技大學學報. 2001(06)
[9]含熱傳導的沖擊動力學有限元程序的研究與應(yīng)用[J]. 黃晨光,段祝平. 爆炸與沖擊. 2001(04)
[10]沖擊載荷作用下鎢合金材料絕熱剪切帶形成機理[J]. 魏志剛,李永池,李劍榮,胡時勝. 金屬學報. 2000(12)
博士論文
[1]應(yīng)力波傳播和噴發(fā)彈侵徹數(shù)值模擬中的SPH方法[D]. 章杰.中國科學技術(shù)大學 2015
[2]爆炸焊接界面熱力耦合數(shù)值模擬研究[D]. 莫非.大連理工大學 2012
[3]有限元法與光滑粒子法的耦合算法研究[D]. 肖毅華.湖南大學 2012
[4]鑄造充型過程SPH方法建模及數(shù)值模擬[D]. 曹文炅.華南理工大學 2011
[5]工程材料的損傷演化表征和破壞規(guī)律研究[D]. 蔣東.中國科學技術(shù)大學 2010
[6]光滑粒子法的改進及其若干典型應(yīng)用[D]. 楊剛.湖南大學 2010
[7]基于SPH方法的沖擊動力學若干問題研究[D]. 許慶新.上海交通大學 2009
[8]高速碰撞中的SPH方法及其應(yīng)用研究[D]. 卞梁.中國科學技術(shù)大學 2009
[9]基于光滑質(zhì)點水動力學（SPH）方法的自由表面流動數(shù)值模擬研究[D]. 龔凱.上海交通大學 2009
[10]基于SPH方法的空間碎片超高速碰撞特性及其防護結(jié)構(gòu)設(shè)計研究[D]. 徐金中.國防科學技術(shù)大學 2008
本文編號：3310434
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