VE/SE算法及其在高速冲击问题中的应用

来源 :北京大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yanlian2008
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
随着电子计算机的存储量和计算速度的不断提高,大规模数值模拟逐渐普及到普通高校的实验室,采用数值模拟技术来解决越来越多的工程问题已经成为现实。尤其在冲击动力学领域,因为实验费用昂贵且实验困难,数值模拟起到极其重要的作用。冲击动力学过程是一个高应变率、高温高压、大变形、经常伴有裂纹的高度非线性问题,现有的商业软件无法满足科研工作的需要。本文使用近年兴起的CE/SE离散格式结合界面描述技术,构建了一个用于模拟高速撞击及爆炸加载问题的欧拉型数值平台。本文的主要工作如下:  1、对多物质边界条件进行了改进。原来的多物质边界条件会导致动量不守恒,引入数值误差,改进的边界条件克服了这方面的问题,更加接近物理实际,且改进后的边界条件在应用上仍然非常方便。  2、提出一种基于粒子的界面追踪方法,该方法基于拉格朗日粒子捕捉界面位置,通过水平集函数将粒子捕捉的界面信息映射到欧拉网格中,具有很高的精度且节省计算资源。同时还对采用非链接的粒子表示界面的方法进行了探讨,并在二维问题中取得成功。  3、为了模拟高速撞击过程中产生的裂纹,又提出了基于粒子的裂纹描述方法。该方法可以在欧拉网格中捕捉裂纹的产生与传播,提高了裂纹描述的精度,并且降低了在裂纹产生过程中所引起的质量损失。采用二维程序对高速球撞板及高速柱撞板过程进行了数值模拟,数值模拟结果和实验结果的对比验证了新提出的粒子法的精度及其在捕捉裂纹方面的有效性。同时分析了水平集方法在裂纹的两个界面靠得很近时可能出现的问题,证明了粒子方法在这类问题中的良好性能。  4、给出了完整的包含源项的三维一阶CE/SE格式,并在此基础上推导了三维二阶CE/SE格式,提高了数值方法的精度。  5、建立了三维数值模拟平台,可以模拟非轴对称的三维高速撞击问题。采用C++语言编写了整个三维计算机程序,将流体弹塑性模型,界面捕捉方法以及边界条件处理方法都扩展到了三维。在结构网格上用MPI实现了分区CPU并行。采用三维程序对Taylor杆问题及高速球斜撞击板的过程进行了数值模拟,数值结果和实验相符,同时也对高速杆斜穿甲过程进行了数值模拟,计算结果显示该三维数值平台能够有效模拟三维非轴对称问题。
其他文献
电力系统作为关系经济、民生的基础性行业,保证它的安全稳定运行非常重要。而变电站作为电力系统的重要组成部分,对电力系统安全稳定运行的影响极大,一旦发生事故将造成严重的损失,并且需要较长时间去修复。因此,要保证变电站的安全可靠运行,监测是极为重要的一个手段。变电设备在线监测技术的优势就在于:它能够准确、及时的对变电设备运行的参数进行采集、监测和分析,实现对变电设备的在线故障判断,便于检修计划的合理安排
随着国民经济的飞速发展,电力用户对电力的需求在不断的提高,城乡电网也在迅猛发展。以往那种主要靠图纸和配电人员的工作经验对配电线路进行管理和维护的方法,不仅显得落后,而且严重影响了工作效率。如何用先进的管理方法来替代在电力生产中传统的低效、烦琐的手工管理模式,使电力建设和管理进一步高效化、自动化、科技化,越来越受到人们的重视。随着信息产业的迅猛发展,特别是计算机技术的广泛地应用,为配电线路管理模式的
该文通过对钢筋混凝土叠合梁进行平面非线性有限元计算,分析了叠合结构的基本受力性能,即叠合后浇受压混凝土"压应变迟后"、受拉钢筋"应力超前"等;分析了叠合梁内受力的"变矩
论文以混凝土的结构完整性和力学特性检测分析为目的,系统研究了有关的常用方法,着重建立了非金属固体材料--混凝土内部缺陷检测的超声反演和层析成像法,并编制了相应的分析
电力系统状态估计是保证量测数据准确性和完整性的重要手段,同时也是能量管理系统的重要组成部分,虽然其从出现至今已有很多年,但仍有不少问题尚未得到妥善解决,而且本课题还要将
国民经济的迅猛发展,在推动社会进步的同时,不可避免的对电力能源供给带来一定程度的压力,特别是2011年我国大面积“电荒”的出现,更是凸显出我国在电力能源管理方面存在的不足。加之我国电力能源的生产主要是以煤电为主,对自然生态环境造成的威胁进一步加剧。有鉴于此,开展良好、科学的电力能源管理成为保障国民经济发展、电力能源平稳供给的关键,同时也是世界范围内的一个新兴研究课题。可中断负荷是随着当前科学技术发
合作行为如何能够在自私种群中产生是近年来的前沿热点问题之一,这是个交叉学科研究热点。复杂网络上的演化博弈问题研究是关于合作问题的一个研究热点,其中复杂网络结构为描述
一个具有r(1
该文研究了采用应变法实测载荷和根据飞行参数和风洞实验数据计算载荷之间的关系,研究表明采用飞行参数和风洞实验的数据计算载荷在亚音速范围内是可行的,与采用应变法实测载
惯性导航装置因具有机动性、保密性、抗电磁干扰能力强及不受地形限制的特性,在军用导航仪表中占有重要地位。捷联式挠性陀螺寻北仪能为军车提供基准定向和导航数据。由于寻