【摘要】：水下爆炸與結(jié)構(gòu)在水下爆炸載荷作用下的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)問題涉及爆轟物理學(xué)、沖擊動(dòng)力學(xué)、大變形、非線性流固耦合多相介質(zhì)問題。采用傳統(tǒng)的基于網(wǎng)格算法的數(shù)值求解方法顯然具有很大的挑戰(zhàn),本文應(yīng)用一種新型的無網(wǎng)格算法——物質(zhì)點(diǎn)法。它結(jié)合了拉格朗日質(zhì)點(diǎn)算法和歐拉網(wǎng)格算法的優(yōu)點(diǎn),所有的物質(zhì)信息均由物質(zhì)點(diǎn)攜帶,克服了傳統(tǒng)計(jì)算方法的網(wǎng)格畸變問題,對物質(zhì)交界面可以準(zhǔn)確的描述,這些優(yōu)點(diǎn)使物質(zhì)點(diǎn)法在爆炸沖擊等涉及大變形領(lǐng)域的分析得到了廣泛的關(guān)注,但是對物質(zhì)點(diǎn)法求解隨機(jī)性問題的研究很少,而實(shí)際工程問題中必然存在不確定性。因此,本文將隨機(jī)分析理論引入物質(zhì)點(diǎn)法,發(fā)展出隨機(jī)物質(zhì)點(diǎn)法,考慮爆轟產(chǎn)物狀態(tài)方程和水的狀態(tài)方程參數(shù)的隨機(jī)性問題,與Monte-Carlo模擬結(jié)果進(jìn)行對比,說明隨機(jī)物質(zhì)點(diǎn)法的適用性和高效性。首先介紹了物質(zhì)點(diǎn)法控制方程的空間離散形式、映射函數(shù)、時(shí)間離散形式等物質(zhì)點(diǎn)法基本理論,然后介紹了隨機(jī)變量和Monte-Carlo模擬基本理論。在此基礎(chǔ)上運(yùn)用隨機(jī)物質(zhì)點(diǎn)法和Monte-Carlo模擬對高能炸藥在水下爆炸沖擊波壓力的隨機(jī)性問題進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算。通過選取不同的變異系數(shù)對爆炸沖擊波壓力的均值和方差進(jìn)行了計(jì)算比較,結(jié)果表明隨機(jī)物質(zhì)點(diǎn)法和Monte-Carlo模擬計(jì)算結(jié)果吻合較好,說明了隨機(jī)物質(zhì)點(diǎn)法的正確性。隨后研究了水下爆炸過程問題,考慮水的狀態(tài)方程參數(shù)的隨機(jī)性問題,通過隨機(jī)物質(zhì)點(diǎn)法和Monte-Carlo模擬對水的沖擊波壓力的均值和方差進(jìn)行了計(jì)算。選取不同的變異系數(shù)對水的沖擊波壓力的均值和方差進(jìn)行了比較,結(jié)果表明隨機(jī)物質(zhì)點(diǎn)法和Monte-Carlo模擬計(jì)算結(jié)果吻合較好,且比較了計(jì)算時(shí)間,表明隨機(jī)物質(zhì)點(diǎn)法的計(jì)算時(shí)間大大低于Monte-Carlo模擬計(jì)算時(shí)間,說明了隨機(jī)物質(zhì)點(diǎn)的正確與高效性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O381
【圖文】：

鍒ackground MeshMaterial pointsNodesSubdomain圖 2.1 物質(zhì)點(diǎn)法背景網(wǎng)格離散形式示意圖2.2 隨機(jī)物質(zhì)點(diǎn)法基本理論2.2.1 物質(zhì)點(diǎn)法控制方程如圖 2.2 所示，假設(shè)物體在t=0時(shí)刻占據(jù)的區(qū)域稱為初始構(gòu)形（initialconfiguration），記為 0。物體在 t 時(shí)刻所占據(jù)的空間區(qū)域稱為現(xiàn)實(shí)構(gòu)形（currentconfiguration），記為 。在固定的笛卡爾坐標(biāo)系中 ，設(shè) X 是t0時(shí)刻物質(zhì)點(diǎn)在初始構(gòu)形 0中的位置矢量，x 是t 時(shí)刻下現(xiàn)實(shí)構(gòu)形 中物質(zhì)點(diǎn)的位置矢量，x 可以表示成 X 與 t 的函數(shù)。x x X ,t (2-1)在拉格朗日法中，位置矢量 X 和 x 都能用來作為各自獨(dú)立的變量來描述連續(xù)體的變形和運(yùn)動(dòng)。這樣就可以把它們.分為.兩大類.不同的.計(jì)算格式：更新拉格朗日格式（updated Lagrangian formulation）和完全拉格朗日.格式（total Lagrangianformulation）。 在沖擊爆炸等問題中常使用更新拉格朗日格式 。因此

四節(jié)點(diǎn)背景網(wǎng)格矩形單元

GIMP形函數(shù)及其梯度

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 宋志平;;用泰勒級數(shù)計(jì)算連續(xù)隨機(jī)變量的均值和方差[J];陰山學(xué)刊(自然科學(xué)版);2015年01期

2 沈飛;王輝;袁建飛;;一種確定JWL狀態(tài)方程參數(shù)的簡易算法[J];振動(dòng)與沖擊;2014年09期

3 陳衛(wèi)東;楊文淼;張帆;;基于物質(zhì)點(diǎn)法的水下爆炸沖擊波數(shù)值模擬[J];高壓物理學(xué)報(bào);2013年06期

4 劉全;王瑞利;林忠;溫萬治;;爆轟計(jì)算JWL狀態(tài)方程參數(shù)的不確定度[J];爆炸與沖擊;2013年06期

5 宋浦;楊凱;梁安定;沈飛;王輝;;國內(nèi)外TNT炸藥的JWL狀態(tài)方程及其能量釋放差異分析[J];火炸藥學(xué)報(bào);2013年02期

6 廉艷平;張帆;劉巖;張雄;;物質(zhì)點(diǎn)法的理論和應(yīng)用[J];力學(xué)進(jìn)展;2013年02期

7 陳衛(wèi)東;李建操;于艷春;楊文淼;王巍;嚴(yán)涵;;高效識(shí)別桁架結(jié)構(gòu)主要失效模式的一種新方法[J];力學(xué)學(xué)報(bào);2013年02期

8 計(jì)冬奎;肖川;楊凱;韓天一;袁秋長;;含鋁炸藥JWL狀態(tài)方程參數(shù)的確定[J];火炸藥學(xué)報(bào);2012年05期

9 陳衛(wèi)東;楊文淼;;高能炸藥爆轟過程的廣義插值物質(zhì)點(diǎn)法模擬[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2012年09期

10 李健;榮吉利;項(xiàng)大林;;近自由面水下爆炸氣泡運(yùn)動(dòng)的數(shù)值計(jì)算研究[J];工程力學(xué);2011年06期

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1 王建靈;馮曉軍;趙東奎;;炸藥水下爆炸能量試驗(yàn)結(jié)果的不確定度分析[A];第二屆全國爆炸力學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)交流會(huì)論文集[C];2002年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 楊文淼;水下爆炸沖擊問題的物質(zhì)點(diǎn)法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

2 張忠;固體炸藥沖擊起爆的物質(zhì)點(diǎn)法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 王春雨;隨機(jī)爆炸載荷作用下船用加筋板動(dòng)力可靠性分析[D];江蘇科技大學(xué);2016年

2 張帆;物質(zhì)點(diǎn)法在沖擊動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

3 王輝;炸藥爆炸產(chǎn)物JWL狀態(tài)方程參數(shù)數(shù)值計(jì)算[D];西安工業(yè)大學(xué);2011年

4 王洋;含裂紋結(jié)構(gòu)模糊隨機(jī)無網(wǎng)格伽遼金法的研究[D];吉林大學(xué);2011年

本文編號：2746769