爆炸结构相互作用的Lagrangian-Eulerian耦合模拟方法研究

来源 :中国力学学会2009学术大会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:loveF
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
爆炸结构相互作用是一类典型的流固耦合问题。在相互作用过程中,爆炸产物围绕结构形成复杂流动,而结构仅在临近高温高压爆轰产物区域产生大变形以外变形有限。为了较为方便和精确描述爆炸结构相互作用过程中流体和结构的行为特征,单独采用Eulerian描述方法或Lagrangian描述方法都存在一定局限性。本文在Lagrangian方法和Eulerian方法的基础上开展了耦合方法研究,建立了Lagrangian-Eulerian耦合计算方法。该方法采用Eulerian 方法描述爆炸产物等流场,而对结构采用Lagrangian方法描述。计算域中存在Eulerian网格和Lagrangian网格两套网格。通过建立边界搜索算法和接触分离算法使得两套网格耦合。在Eulerian流场的计算中采用了多流体网格方法,Lagrangian结构分析中采用了可以计算大变形的有限元方法。应用Lagrangian-Eulerian耦合计算方法分析了炸药作用下壳体变形和破坏,由算例结果分析可以看出,本方法计算结果良好,算法稳定有效。
其他文献
嗅觉神经系统中的嗅球是气味处理和识别的主要单元,本文通过对嗅球建立基于解剖的网络模型,对嗅球中几种主要的神经元进行数值模拟,研究外界刺激对神经元发放节律的影响,得到每种神经元的电位发放,并分析不同的离子电导对神经元电位发放幅度的影响。特别地,对于不同模式的外界刺激,嗅球对其处理的结果也会有明显的不同,从而可达到识别该种刺激类型的目的,这与嗅觉系统的灵敏性是完全一致的。
在考虑抑制性神经元作用的情况下,利用随机相变动力学理论对由神经振子群组成的神经网络进行相位编码的研究中,我们发现随着抑制性耦合作用的增大,兴奋性集群的发放强度在经历动态平衡以后,发放强度会过渡到某种临界状态。在这种临界状态下,增大抑制性的耦合作用,发放强度会再次经历动态平衡以后逐步趋于一固定值。本文针对这一现象进行计算机模拟仿真研究得出上述三种情况的大致分界区域,从而可以为神经网络中抑制性神经元与
本文基于指尖触压感知物体柔软性的生物物理过程,研究了力觉感知片状柔性材料弯曲柔软性的外围神经编码。以织物为例,首先建立了指尖触压织物表面的接触力学模型,然后引入指尖皮肤中的单个慢适应性I型触觉体(SAIS)的刺激-响应关系和空间分布特征,计算了不同织物弯曲模量下被诱发的SAIs 神经元数和诱发放电率。本研究发现,在一定的接触力下,随织物弯曲刚度的增加,SAIs 神经元的激活数及该群神经元的诱发放电
基于脑电分析的脑死亡判定,我们在以往的研究工作中,采用了独立成分分析(ICA)和部分复杂度分析的方法对采集到的19 名昏迷病人和16 名脑死亡者合计47 次的脑电数据进行处理,并使用概率统计法来评估和测算两类不同的脑电数据,从宏观上得出了昏迷病人和脑死亡者的两类脑电确实具有特征差异的结论。本文在对采集到的病人的脑电数据进行近似熵的分析的基础上,进一步分析动态复杂度,以探索昏迷病人和脑死亡者的两类脑
首先用离散元方法研究了颗粒系统在各向同性挤压和纯剪切状态下粒子间力的分布情况,并与相同条件下的实验结果进行对比。然后模拟了带有不同数目点缺陷的二维颗粒系统在各向同性挤压和纯剪切时候粒子间力链的几何分布特征,并与无缺陷的情况做了比较,发现了点缺陷对颗粒系统力链的几何分布影响规律。
本文通过计算流体力学和颗粒离散元相结合的方法对某一风沙流场中近沙床颗粒应力的分布进行了二维数值模拟。结果表明,在高度7mm以上颗粒碰撞不必考虑。但是从碰撞开始减少到基本没有碰撞的区域存在一个过渡层。打击颗粒和起跳颗粒都必须穿越过渡层。颗粒“雷诺应力”存在于沙床250mm以内。250mm以上,只有气相剪切应力存在。
采用同心圆筒剪切实验装置,测量了离散颗粒剪切流动下的切应力值,研究体积浓度、粒径以及边界条件等因素对颗粒流动切应力的影响,分析了Savage和Bagnold颗粒流应力实验结果产生差异的原因。同时,基于已有成果,分析了颗粒应力关系变化的特点和规律,以及与颗粒应力密切相关的颗粒流流态。
FEM形式的时域精细算法,是求解线性抛物方程的一种有效数值方法。由于这种算法是分段递进进行的,因此必须计及每离散时段截断误差累积对计算稳定性的影响。本文证明了迭代矩阵的特征值全部小于零, 由此保证FEM形式的时域精细算法是无条件稳定的,并通过数值算例进行了相关说明。
针对含接触热阻温度场问题建立了一种单变量间断Galerkin 有限元格式。间断Galerkin方法允许场变量在单元界面上存在间断,通过定义在单元界面上的数值通量以及稳定项来考虑场变量的间断效应,且接触界面上的数值通量由接触热阻的定义式给出,稳定项则以罚函数的方式实现界面场变量的弱连续。数值算例表明,本文建立的间断Galerkin 方法不需要引入附加的界面单元便可以很方便且准确地模拟由接触热阻引起的
针对存在阻尼影响的大型有限元模型,本文结合子结构技术提出了一种整体系统模型低维迭代降阶技术。首先,将大型复杂结构划分为多个子结构,建立各子结构的有限元模型;其次,将各子结构组装成整体,并按照主副自由度的顺序对系统矩阵进行调整;然后,根据各子结构副自由度与系统主自由度的转换关系,将模型转化成n 组低维的动力学方程;最后,利用系统主自由度对应系数矩阵降阶前后的等价性,分别构造n 组包含阻尼因素的常数转