赵明基,王发展,黄克鹏

(西安建筑科技大学 机电工程学院,西安 710055)

钢索的高速冲击是一种在极短时间内物体间发生的碰撞响应行为。冲击速度、碰撞角度和材料性能的变化使其波动特性以及冲击应力特征更为复杂,以现有实验和有限元等手段分析钢索高速碰撞响应机制尚存不足。光滑粒子流体动力学(Smoothed particle hydrodynamics, SPH)在冲击动力学领域处理大变形特征的动态响应问题中,具有不可替代的优势[1-3]。因此,利用SPH算法对钢索高速冲击问题进行深入探究,研究结果具有潜在的军用价值。

近年来,国内外学者采用SPH算法对高速冲击涉及的高应变率、大变形以及流动界面等问题进行了大量研究。Zhang和Liu等[4]将自适应光滑粒子流体动力学方法(ASPH)应用到具有材料强度的动力学问题中,并采用核函数修正法(KGC)对弹丸侵彻靶板问题进行模拟,但缓冲区的边界粒子的核函数可能会被边界截断,产生截断误差仍具有不稳定性。Sun等[5]将强可压缩多相SPH体积自适应从笛卡尔坐标系扩展到援助极坐标系来解决轴对称问题,但其无法计算拉伸力和剪切力。Wang等[6]采用FEM-SPH耦合方法对强夯引起的直流大变形问题进行数值分析,但该方法在三维计算中较为复杂,精度不高。Markauskas和Kruggel-emden[7]采用DEM-SPH耦合方法对湿法连续筛分进行了数值分析,提出了一种新的表征屏蔽表面的简单模型,但其无法解决因为粒子缺失而带来的能量损失问题。Riccardo等[8]采用SPH-FE耦合法对陶瓷基弹道盾牌高速冲击问题进行模拟,但无法解决表面张力不稳定问题。……