高速冲击下钢索波动行为SPH模拟研究

作     者：赵明基 王发展 黄克鹏 ZHAO Mingji;WANG Fazhan;HUANG Kepeng

作者机构：西安建筑科技大学机电工程学院西安710055 

出 版 物：《机械科学与技术》 (Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering)

年 卷 期：2022年第41卷第8期

页      面：1183-1190页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：陕西省自然科学基金重点项目(2011J2009) 

主　　题：钢索 高速冲击 SPH算法 FEM 数值模拟 

摘      要：针对高速冲击下钢索波动行为问题,分别采用人工黏性与镜像粒子法相结合的SPH算法和FEM对冲击过程进行数值模拟,得到了高速冲击下钢索应力波的传播规律。结果对比可知:钢索中心处产生形变时粒子相互挤压,内外两侧部分粒子产生反应力;外侧产生断裂时,波峰处粒子产生相切于应力传递方向较大主应力,且中心带粒子呈圆弧状分布;内侧未断裂时,部分粒子产生绝对值较大的反应力;完全断裂后,中心处粒子主应力方向指向冲击方向;冲击应力随着冲击角度的增大而减小,随着摩擦因数的增大而增大。通过理论验证了仿真模型的准确性,具有重要的工程借鉴价值。两种算法的系统总能量损耗相似,但采用SPH算法对进行数值模拟计算的精度更高,效率更高,表明了SPH算法的优越性。