邸德宁，陈小伟

(1.中国工程物理研究院总体工程研究所，四川 绵阳 621999; 2.北京理工大学前沿交叉科学研究院，北京 100081; 3.北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室，北京 100081)

光滑粒子流体动力学法(smoothed particle hydrodynamics, SPH)是一种Lagrange无网格粒子算法，超高速撞击中的强冲击波使材料表现出如流体一样的性质，伴随着材料大变形甚至破碎，传统网格方法难以求解，而基于流体动力学控制方程的SPH方法非常适用[1]。在SPH数值模拟前的处理中，必须设定材料模型，包括状态方程、强度模型和失效模型等。材料状态方程不可或缺，描述材料密度、压力和内能之间的关系；材料强度一般不可忽略，引入强度模型可计算材料偏应力张量和材料当前应变、应变率、温度等对屈服强度的影响。薄板超高速撞击中材料破碎形成碎片云的过程，被认为是稀疏波导致的拉应力超过材料断裂应力后材料不断层裂破坏的过程，而状态方程和强度模型均不能表征材料断裂方面的特征，因此需要考虑在计算中引入失效模型。

利用SPH方法对碎片云进行数值模拟，计算结果与实验吻合很好，但同时发现材料模型的选择对计算结果有影响。Groenenboom[2]发现SESAME状态方程在压力和径向速度方面稍小于多项式状态方程；张伟等[3]发现Tillotson和Puff状态方程相比于Shock状态方程，碎片云径向速度稍大，碎片云颗粒更细小且分散，而强度模型的选择对结果影响不大；Higashide等[4]发现不包含材料相变的状态方程计算得到的碎片最大，考虑材料液化和气化的热力学完全状态方程对相态分布计算较准确，其中考虑了亚稳态相态情况的状态方程计算结果最准确；……