罗 杰， 肖建春， 马克俭， 毛家意

(1.贵州大学 空间结构研究中心，贵阳 550003； 2.贵阳市人民防空办公室，贵阳 550003)

半球壳冲击土壤的SPH-FEM耦合分析方法

罗 杰1， 肖建春1， 马克俭1， 毛家意2

(1.贵州大学 空间结构研究中心，贵阳 550003； 2.贵阳市人民防空办公室，贵阳 550003)

SPH方法作为一种具有无网格、拉格朗日性质的动力学求解算法，已经广泛应用于冲击动力学的研究。采用SPH-FEM耦合分析和8组试验进行半球壳冲击土壤的对比分析，比较加速度时程曲线和局部变形图，验证SPH-FEM方法在处理此类问题中的适用性。利用SPH-FEM方法得到的能量和冲击力时程曲线，归纳出土壤的能量耗散机理。分析表明，数值模拟结果和试验结果吻合较好，SPH-FEM方法能胜任模拟半球壳冲击土壤的整个过程。土壤是一种很好的能量缓冲体。

SPH-FEM；冲击；土壤；半球壳；加速度

土壤是由大量离散固体颗粒组成的集合体，是一种复杂的非平衡态的能量耗散体系。当受到冲击时，部分颗粒会呈现流体的现象，并会发生强烈挤压和摩擦[1]。散体的这些性质，很难找到一种具体模型来描述。目前散体的动力学行为还没有成熟的理论，因此研究人员一般采用数值模拟和实验来进行分析[2-3]。由于试验复杂且影响因素过多，数值模拟方法是研究土壤受冲击的重要手段之一。近年来，适合于大变形分析的离散介质力学方法和无网格方法等逐渐发展起来。其中离散介质力学方法可以真实地表达求解区域中的几何状态以及大量的不连续面，易于处理大变形、大位移和和动态问题；……